秸稈是農田生態系統重要的有機資源，土壤微生物是其降解的主要驅動力。已有研究表明，秸稈降解不同時段，微生物群落有明顯演替現象；不同土壤環境中，秸稈降解微生物類群不同。但是科研人員查閱文獻發現，參與秸稈降解的微生物攜帶的相關功能基因集可能較相似，降解微生物群落結構演替主要受秸稈化學性質控制；除主導微生物發揮降解作用外，還需輔助微生物協同參與。這些線索暗示了秸稈降解的微生物學過程，特別是在功能層面，具有內在的統一性。這些認識有利于推動學界對秸稈降解微生物學機制的了解，也有助于滿足國家當前提倡的秸稈資源化需求。
中國科學院南京土壤研究所研究員馮有智團隊結合秸稈田間原位埋袋降解和室內DNA穩定性同位素標記（DNA-SIP）實驗，在我國亞熱帶水稻土秸稈降解微生物研究中取得新進展。研究人員對重慶、常熟和鷹潭三個田間原位秸稈進行降解實驗發現，（1）雖然站點間參與秸稈降解的細菌物種表現出較大的空間可變性，但是相關功能基因集變異性較低。該研究表明，功能層面的認知將更有助于統一大尺度下秸稈降解的微生物學過程，以及可從功能層面統一調控秸稈的降解過程。（2）研究人員利用生態零模型，分別探究三個站點細菌群落構建機制，結果顯示，秸稈降解群落構建過程受到秸稈化學成分控制，其中，“異質性選擇”篩選土壤中部分微生物參與秸稈降解；“勻質性選擇”決定各秸稈降解時間段內微生物群落組成；“生態漂變”賦予整個降解時間段內群落組成一定隨機性。受到秸稈化學性質控制的群落構建過程塑造群落組成，進而間接影響秸稈降解。這說明區域尺度下水稻土秸稈降解微生物群落的形成和演替具有高度的內在一致性。（3）研究人員利用DNA-SIP，揭示參與秸稈降解的具體物種，除傳統秸稈降解微生物類群之外，還發現多種間接參與的微生物群，如具有電子傳遞“橋梁”作用的Geobacter，利于釋放降解過程中積累的過剩還原力，解除秸稈降解過程中產生的底物限制，促進秸稈降解；固氮微生物可提供氮素，緩解因秸稈高C/N而不利于降解的障礙；引發“激發效應”的微生物也能間接參與秸稈降解。該研究揭示秸稈降解微生物是集團化作業，要重視主導微生物和關注輔助型物種。
相關研究成果發表在Soil Biology and Biochemistry和Biology and Fertility of Soils上。研究工作得到國家自然科學基金重點項目的資助。
圖1.區域尺度下秸稈降解微生物物種和功能分布
圖2.秸稈降解微生物群落構建過程
圖3.直接和間接參與秸稈降解的微生物
日期：2020-10-28
中國科學院南京土壤研究所研究員馮有智團隊結合秸稈田間原位埋袋降解和室內DNA穩定性同位素標記（DNA-SIP）實驗，在我國亞熱帶水稻土秸稈降解微生物研究中取得新進展。研究人員對重慶、常熟和鷹潭三個田間原位秸稈進行降解實驗發現，（1）雖然站點間參與秸稈降解的細菌物種表現出較大的空間可變性，但是相關功能基因集變異性較低。該研究表明，功能層面的認知將更有助于統一大尺度下秸稈降解的微生物學過程，以及可從功能層面統一調控秸稈的降解過程。（2）研究人員利用生態零模型，分別探究三個站點細菌群落構建機制，結果顯示，秸稈降解群落構建過程受到秸稈化學成分控制，其中，“異質性選擇”篩選土壤中部分微生物參與秸稈降解；“勻質性選擇”決定各秸稈降解時間段內微生物群落組成；“生態漂變”賦予整個降解時間段內群落組成一定隨機性。受到秸稈化學性質控制的群落構建過程塑造群落組成，進而間接影響秸稈降解。這說明區域尺度下水稻土秸稈降解微生物群落的形成和演替具有高度的內在一致性。（3）研究人員利用DNA-SIP，揭示參與秸稈降解的具體物種，除傳統秸稈降解微生物類群之外，還發現多種間接參與的微生物群，如具有電子傳遞“橋梁”作用的Geobacter，利于釋放降解過程中積累的過剩還原力，解除秸稈降解過程中產生的底物限制，促進秸稈降解；固氮微生物可提供氮素，緩解因秸稈高C/N而不利于降解的障礙；引發“激發效應”的微生物也能間接參與秸稈降解。該研究揭示秸稈降解微生物是集團化作業，要重視主導微生物和關注輔助型物種。
相關研究成果發表在Soil Biology and Biochemistry和Biology and Fertility of Soils上。研究工作得到國家自然科學基金重點項目的資助。
圖1.區域尺度下秸稈降解微生物物種和功能分布
圖2.秸稈降解微生物群落構建過程
圖3.直接和間接參與秸稈降解的微生物
日期：2020-10-28
