并且根际细菌具有相对简单却更加高效的网络结

根际蕴含了丰富的微生物类群,根际微生物之间的竞争、合作关系共同促进了根际微环境的稳定及养分循环过程,对作物的生长和健康起着重要作用。根际微生物相互关系的研究目前主要局限在控制试验下,而缺乏大的空间尺度下根际古菌、细菌、真菌群落之间相互关系及其影响因素的研究。

根际是植物根系和土壤的交界面,蕴含了丰富的微生物类群,根际微生物对农作物的生长和健康均有影响。研究根际微环境下微生物的空间分布、解析其驱动因子,对阐明农田土壤微生物群落构建过程以及揭示其生态功能具有重要意义。

基于此,中国科学院南京土壤研究所褚海燕课题组利用共存关系网络分析 (co-occurrence network) 研究了大尺度下华北平原小麦根际古菌、细菌、真菌群落之间的相互关系,重点探索根际微生物网络的复杂性与稳定性,并挖掘根际核心微生物 (keystone species) 菌群。研究发现,与非根际土壤微生物相比较,根际微生物网络结构相对简单却更加稳定;土壤pH与微生物多样性对网络的大小和连接性都起到正反馈作用;网络中的核心菌群具有相对灵活的代谢特征,并且根际中核心菌群受环境因子的扰动作用较小。该研究阐明了根际微环境中相对简单但更加稳定的微生物群落,解析了影响微生物网络特性的生物与非生物因素,并从网络结构稳健性角度挖掘了核心微生物菌群及其扰动因素,为今后重建稳定的农田微生物群落提供了科学依据。

美高梅集团官网,基于此,中国科学院南京土壤研究所褚海燕课题组2015年6月在大尺度下采集了华北平原麦田根际土壤样品,利用高通量测序、生物信息分析等技术,研究小麦根际土壤微生物的空间分布及其驱动机制。研究结果表明,与垄间土壤微生物相比,根际微生物群落组成显著不同,并且根际细菌具有相对简单却更加高效的网络结构。由于根际筛选的作用,离根越近细菌多样性逐渐降低;由于菌根际效应,真菌在根际中仍保持较高的多样性。进一步研究发现,当代环境因素对垄间土壤微生物分布起主要作用,而地理空间距离对根际微生物群落分布有更大贡献。研究阐明了我国华北平原麦田根际微生物的分布规律及其驱动机制,揭示了根际微生物网络高效性模式,对深入挖掘农田土壤根际微生物资源、发挥其潜在功能提供了理论依据。

该研究成果发表在Soil Biology and Biochemistry上。

研究成果分别发表在Environmental MicrobiologySoil Biology and Biochemistry上。

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非根际与根际微生物共存网络;环境因子对核心微生物的扰动。

根际细菌群落网络结构;根际微生物距离衰减模式

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