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荒漠土壤的大气二氧化碳自养吸收过程:基于宏基因组和13C示踪的发现

日期: 2018-10-26
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许多证据显示,荒漠土壤能够直接吸收大气CO2,然而其内在机制依旧不明。目前,研究者多将该现象归因于某种或多种物理或(和)化学过程,而土壤微生物是否参与其中尚报道。

北京林业大学宁夏盐池生态站研究人员在毛乌素沙地,通过宏基因组学和13CO2标记方法,研究土壤微生物的自养固碳基因及其功能潜力,并在野外原位示踪大气二氧化碳的自养吸收过程。研究发现,沙地土壤宏基因组中,存在超过30,000个与微生物自养固碳通路相关的基因,其中以编码还原柠檬酸循环的基因相对丰度最高。沙地土壤自养微生物主要隶属于放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门。在以13CO2模拟大气CO2条件下,土壤自养微生物在室内和野外均可将大气CO2转化为有机碳,其中超过一半为可溶性有机碳。结果表明,沙地土壤中的自养微生物,能够将大气CO2转化为土壤有机碳,其潜在碳汇功能尚未被完全认识。该项研究,揭示了大气CO2向土壤有机碳转化的微生物机制,有助于解释荒漠土壤直接吸收大气CO2的内在机理,对于全面认识荒漠生态系统潜在的生态服务功能具有重要意义。

荒漠土壤的大气二氧化碳自养吸收过程:基于宏基因组和13C示踪的发现

该成果是在国家自然科学基金面上项目(31670709)、国家重点研发计划课题(2016YFC0500905、中央高校基本科研业务费专项课题(2015ZCQ-SB-02)、中国博士后科学基金项目2016M600938共同资助下,由北京林业大学水土保持与荒漠化防治团队完成,并以“Metagenomic and 13C tracing evidence for autotrophic atmospheric carbon absorption in a semiarid desert”为题,于20188月发表在国际土壤学顶级期刊Soil Biology and BiochemistryIF=4.926),第一作者为水土保持学院博士生刘振,张宇清教授为通讯作者。

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