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资环院土壤微生物与有机肥团队在土壤群落结构稳定性研究方面取得重要进展

2021-02-03 来源:资源与环境科学学院 作者:资环学院 图片:

近日,南京农业大学资环院土壤微生物与有机肥团队在土壤微生物特殊性功能决定群落稳定性研究方面取得新进展,创新性提出并验证了一种新的评估微生物群落稳定性的平均变异度指数,提出土壤微生物的氮磷代谢的特殊性生态功能和相关细菌类群在维持微生物群落稳定中的重要作用,对破译土壤微生物多样性和系统生态功能之间的关系具有重要的指导意义。

传统的群落稳定性评价主要基于抵抗力(Resistance)和回复力(Resilience)两个指标,该研究基于目前土壤微生物群落研究主要利用高通量测序并产生大量数据的情况,该研究提出并验证的平均变异度指数(Average Variation Degree, AVD),将群落稳定性指数化,该模型具有不受组内样本数量限制的优点。

研究发现,随土壤微生物多样性下降,群落平均变异度指数提高,稳定性降低。构建随机森林机器学习模型分析了微生物群落的功能基因组成,发现土壤“氮代谢”和“磷代谢”相关的功能基因是决定群落稳定性的最关键功能;同时,构建功能基因共现网络发现这些关键功能基因也是网络关键枢纽成员,这些枢纽功能基因随微生物多样性下降而减少,导致共现网络模块性降低,稳定性下降。进一步对“氮磷代谢”功能基因进行物种注释,发现所有细菌类群的相对丰度都随微生物多样性下降而降低,其中以硝化螺旋菌属(氮代谢)和芽单胞菌属(磷代谢)为代表的类群可能是维持土壤微生物群落稳定的核心成员。

土壤微生物与有机肥团队张瑞福教授课题组近年来围绕农田土壤微生物多样性以及根际微生物群落结构和功能装配方面开展了一系列研究工作,研究成果阐明了土壤微生物组结构和功能的主要驱动因素(Soil Biology and Biochemistry, 2015 & 2016; Environmental Microbiology, 2016; Microbiome, 2018),揭示了微生物组特殊性功能决定群落装配过程的新机制(Nature Communications, 2019),提出了作物根际微生物组结构装配的功能补偿机制(Soil Biology and Biochemistry, 2020)。

论文链接:https://doi.org/10.1186/s40168-020-00985-9


校对:赵烨烨

编辑:崔滢

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