由中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員領(lǐng)銜的農(nóng)業(yè)生態(tài)過程方向研究團(tuán)隊(duì)近日在水稻光合碳的微生物利用機(jī)制方面取得了新進(jìn)展。
作物光合碳以根際沉積物的形式進(jìn)入土壤，是根際微生物的主要碳源和能量來源。根際微生物能夠通過自身代謝活動(dòng)將這部分碳源或以氣體的形式返回大氣，或以有機(jī)質(zhì)的形式存儲(chǔ)于土壤中。根際微生物對(duì)光合碳的利用能夠顯著影響土壤碳固定過程。因此，水稻光合碳的輸入及其微生物利用機(jī)制研究對(duì)于輸入理解水稻根際土壤碳循環(huán)和碳固定過程具有重要意義。
基于此，該團(tuán)隊(duì)利用短時(shí)間（6小時(shí)）的碳同位素（13C-CO2）脈沖標(biāo)記技術(shù)結(jié)合氯仿熏蒸的微生物量測(cè)定的經(jīng)典方法與磷脂脂肪酸的穩(wěn)定同位素探針技術(shù)（13C-PLFA-SIP），發(fā)現(xiàn)水稻光合碳向土壤微生物生物量和磷脂脂肪酸組分快速轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，揭示了真菌和革蘭氏陰性菌是重要的光合碳的根際同化者，這兩類微生物在水稻根際碳循環(huán)中起主要作用；同時(shí)水稻不同生育期光合碳的輸入顯著改變了水稻根際碳的微生物同化量及其群落結(jié)構(gòu)，并且與水稻根系生物量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（圖1）。該研究證明了土壤微生物活動(dòng)與植物光合作用密切相關(guān)，為量化水稻土微生物量及其種群的動(dòng)態(tài)變化提供了理論基礎(chǔ)。
上述研究成果以題為Microbial utilization of rice root exudates: 13C labeling and PLFA composition發(fā)表在Biology and Fertility of Soils。審稿人和編輯認(rèn)為“這是一個(gè)有趣和創(chuàng)新貢獻(xiàn)的文稿；這個(gè)主題很有趣，因?yàn)橄鄬?duì)于旱地土壤作物的根際沉積來說，在淹水條件下研究水稻根際沉積的研究則較少；該文稿的結(jié)果很有說服力。”（I think that this is an interesting and innovative contribution. The issue is rather interesting since it concerns growing of rice plants under flooding, a condition less investigated in comparison with rhizodeposition studies in crops growing on dryland soils. The experiment is well-designed and executed. The results reported in the Tables and Figures are robust and convincing.）。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、英國皇家學(xué)會(huì)牛頓高級(jí)學(xué)者基金等項(xiàng)目的資助。
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圖1 水稻光合碳向土壤微生物生物量和磷脂脂肪酸組分快速轉(zhuǎn)移