文獻(xiàn)解讀| 在不同的植被類型中，基質(zhì)質(zhì)量驅(qū)動(dòng)真菌殘?bào)w腐爛和分解者的群落結(jié)構(gòu)

日期： 2021-09-08

標(biāo)簽:

#01

摘要

真菌菌絲體是土壤生物地球化學(xué)循環(huán)的重要組成部分，但目前對真菌殘?bào)w分解的生態(tài)控制僅限于單個(gè)地點(diǎn)和植被類型。通過在美國中西部溫帶橡樹稀樹草原和闊葉林中部署常見的真菌殘?bào)w，評(píng)估了高質(zhì)量和低質(zhì)量真菌殘?bào)w分解的普遍性及真菌殘?bào)w分解者群落的變化。真菌殘?bào)w質(zhì)量對分解速率的影響在不同的地點(diǎn)和植被類型上差異顯著，在初始階段高質(zhì)量的真菌殘?bào)w比低質(zhì)量的快2.5倍。在不同植被類型中，真菌殘?bào)w的細(xì)菌和真菌群落與土壤微生物群落不同，并受真菌殘?bào)w質(zhì)量的影響。霉菌、酵母菌和富營養(yǎng)細(xì)菌始終主導(dǎo)著高質(zhì)量真菌殘?bào)w。研究表明，無論分解環(huán)境的差異如何，與低質(zhì)量的殘?bào)w相比，高質(zhì)量的殘?bào)w分解更快，并支持不同類型的分解微生物。

#02

關(guān)鍵詞

真菌菌絲，真菌菌絲體，黑色素，菌根類型，殘?bào)w，橡樹稀樹草原，溫帶森林

#03

研究背景

土壤碳(C)儲(chǔ)量取決于土壤有機(jī)質(zhì)輸入及其隨后的分解和碳損失速率之間的平衡。真菌菌絲體是土壤碳儲(chǔ)量的主要決定因素之一。真菌菌絲生物量儲(chǔ)量大，周轉(zhuǎn)快。真菌生物量死亡(即成為殘?bào)w)后迅速腐爛，并融入活微生物生物量。與其他有機(jī)物輸入相比，真菌殘?bào)w的高營養(yǎng)含量也使其成為各種分解者的重要資源。已有研究表明，真菌殘?bào)w生化性狀（氮（N）和細(xì)胞壁黑色素含量）是驅(qū)動(dòng)真菌殘?bào)w分解率的重要預(yù)測因子。與黑色素含量低、氮含量高的真菌組織(高質(zhì)量底物)相比，黑色素含量高、氮含量低的真菌組織(低質(zhì)量底物)的腐爛速度更慢。通過這種方式可以廣泛預(yù)測分解速率。然而，目前尚不清楚環(huán)境條件如何與初始基質(zhì)質(zhì)量相互作用，以控制真菌殘?bào)w的分解速率。

生態(tài)系統(tǒng)中的分解受土壤的生物和非生物特性的影響，而這些特性受植被類型，菌根共生優(yōu)勢類型的影響。土壤性質(zhì)的差異又導(dǎo)致AM和EM群落中分解者生物的功能變異。因此，為探索基質(zhì)質(zhì)量和非生物和生物環(huán)境條件的差異如何相互作用來控制真菌壞死塊腐爛提供了理想的試驗(yàn)平臺(tái)。此外，真菌殘?bào)w分解者群落不同于非根際土壤，并隨著時(shí)間的推移顯示出相當(dāng)大的組成變化。真菌殘?bào)w質(zhì)量能夠顯著影響細(xì)菌和真菌分解者群落組，也可以通過C:N或黑色素含量的變化影響群落組成。然而這些研究都是在單個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行的，其普遍性仍不清楚。這項(xiàng)研究有助于深化影響土壤有機(jī)質(zhì)快速循環(huán)組分和與快速分解相關(guān)的微生物群落的主導(dǎo)因素的理論理解。

#04

研究結(jié)果

真菌殘?bào)w的殘留量受殘?bào)w質(zhì)量和培養(yǎng)時(shí)間的影響顯著，而不受植被類型的影響。高質(zhì)量真菌殘?bào)w平均比低質(zhì)量真菌殘?bào)w分解快2-3倍。然而，殘?bào)w質(zhì)量的影響是由培養(yǎng)時(shí)間調(diào)節(jié)的，質(zhì)量類型之間的差異在14 天時(shí)最大(圖1)。14 d后，低質(zhì)量的殘?bào)w在草原和森林分別增加了60%和80%，但在56 d和92 d后，兩種殘?bào)w的剩余質(zhì)量均達(dá)到了相同的穩(wěn)定值(~80%的重量損失;圖1)。非線性衰變模型顯示了相似的趨勢，高質(zhì)量真菌殘?bào)w的k1值在兩個(gè)位點(diǎn)都高得多，而k2值在不同位點(diǎn)和殘?bào)w類型之間基本相等(圖1)。

文獻(xiàn)解讀| 在不同的植被類型中，基質(zhì)質(zhì)量驅(qū)動(dòng)真菌殘?bào)w腐爛和分解者的群落結(jié)構(gòu)

圖1：橡樹草原(a)和溫帶森林(b)的AM主導(dǎo)植被(灰色圓圈)和EM相關(guān)植被(棕色三角形)中，高質(zhì)量的Mortierella elongata和低質(zhì)量的Meliniomyces bicolor殘?bào)w的質(zhì)量剩余比例

AM土壤微生物OTU多樣性顯著高于EM主導(dǎo)的植被土壤，尤其是草原土壤真菌群落和森林土壤細(xì)菌群落(圖2a,b)。在兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，殘?bào)w上的細(xì)菌OTU多樣性比周圍土壤低50%(圖2c)，真菌OTU多樣性相對于土壤也降低了，但僅在草原顯著降低(圖2d)。微生物多樣性平均比低質(zhì)量殘?bào)w高20%，平均而言，高質(zhì)量的殘?bào)w比低質(zhì)量的殘?bào)w顯著，在森林中的細(xì)菌和真菌都顯著(圖2e,f)。植被類型對微生物OTU多樣性的影響普遍較低，僅AM植被對真菌的影響顯著較高(圖2g,h)。同樣，培養(yǎng)時(shí)間對微生物OTU多樣性的影響有限，只有細(xì)菌在森林生境培養(yǎng)92天后顯著提高(圖2i,j)。

圖2：橡樹草原(a)和溫帶森林(b)中真菌殘?bào)w及其周圍土壤的細(xì)菌和真菌群落多樣性指數(shù)

與OTU多樣性一樣，兩地點(diǎn)土壤和殘?bào)w上的細(xì)菌和真菌群落組成存在顯著差異(圖3)。EM植被下土壤以EM真菌和寡營養(yǎng)細(xì)菌為主，但AM植被下土壤有少量AM真菌，腐生真菌和寡營養(yǎng)細(xì)菌的比例較高(圖4)。相比之下，酵母、霉菌和富營養(yǎng)細(xì)菌在兩個(gè)地點(diǎn)的殘?bào)w上更為常見(圖4)。殘?bào)w質(zhì)量顯著影響兩個(gè)地點(diǎn)的細(xì)菌組成和森林的真菌群落組成?？傮w而言，高質(zhì)量的真菌殘?bào)w中，富營養(yǎng)菌、霉菌、酵母菌相對豐度較高，腐生真菌相對豐度較低。植被類型對微生物群落組成也有顯著影響，在AM主導(dǎo)的植被中，真菌殘?bào)w上的病原菌營養(yǎng)物質(zhì)更豐富，EM和AM真菌在與其匹配的植被類型中分別更豐富(圖4)。培養(yǎng)時(shí)間對兩個(gè)地點(diǎn)真菌殘?bào)w的細(xì)菌群落組成有顯著影響，但對真菌群落組成無顯著影響，隨著時(shí)間的推移，兩個(gè)地點(diǎn)的寡營養(yǎng)細(xì)菌豐度都在增加，特別是在森林的低質(zhì)量真菌殘?bào)w(圖4)

圖3：橡樹草原(a和c)和溫帶森林(b和d)高、低質(zhì)量殘?bào)w以及AM和EM主導(dǎo)植被下土壤中的細(xì)菌(a和b)和真菌(c和d)群落的非度量多維尺度分析

圖4：不同植被類型(AM和EM主導(dǎo)植被)、殘?bào)w質(zhì)量(高和低)和真菌殘?bào)w培養(yǎng)階段(14、28和42天)的細(xì)菌(a)和真菌(b)相對豐度

一些細(xì)菌和真菌屬豐度的顯著差異取決于殘?bào)w質(zhì)量。在不同地點(diǎn)或不同植被類型之間，高質(zhì)量真菌殘?bào)w上最常見的豐度較高的細(xì)菌屬包括Nocardia、Mesorhizobium、Orchobactrum和Chitinophaga(圖5)。在低質(zhì)量的真菌殘?bào)w上最常見的細(xì)菌屬包括Burkholderia和Mucilaginibacter。Mortierella是兩個(gè)地點(diǎn)內(nèi)高質(zhì)量真菌殘?bào)w共有的屬，盡管Mucor和Pochonia對高質(zhì)量真菌殘?bào)w的偏好相似(圖6)。與低質(zhì)量真菌殘?bào)w呈正相關(guān)的真菌屬包括Talaromyces、Clonostachys和Chaetosphaeria。

圖5：不同植被類型(AM和EM植被)對真菌屬有顯著影響

圖6：不同植被類型(AM和EM植被)對細(xì)菌屬有顯著影響

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土壤酶活的分類與方法分析

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青藏高寒草甸氮磷供應(yīng)調(diào)控土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性

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同位素指標(biāo)測定

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栢暉生物特色檢測指標(biāo)——同位素的測定：更所檢測相關(guān)訊息so栢暉生物了解更多
文獻(xiàn)解讀| 林冠和林下氮素添加對溫帶森林土壤微生物殘?bào)w碳的影響不同

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案例名稱：孵化中心

說明：栢暉生物科技有限公司項(xiàng)目孵化中心成立于2015.06.01日，研發(fā)領(lǐng)域涉及生物試劑耗材、儀器、新產(chǎn)品開發(fā)及各生物科技服務(wù)類項(xiàng)目等。自成立以來，陸續(xù)吸引了大批專家教授加盟合作，并與全國數(shù)十家高校及知名企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。中心共有博士及以上學(xué)位骨干人員10人，專門負(fù)責(zé)公司新產(chǎn)品研發(fā)等工作，已成功研發(fā)出無線溫度監(jiān)控器及NO檢測試劑盒等產(chǎn)品（詳情見成功案例），另有細(xì)胞分選儀等三個(gè)項(xiàng)目正在積極孵化當(dāng)中。

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案例名稱：孵化中心流程

說明：

2017 - 07 - 17

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