新疆生地所在干旱区盐渍农田土壤古菌群落特征研究中获进展

作者：阜康站  更新时间：2022-07-27

作为单细胞生物，古菌与细菌形态相似，但与真核生物的关系更为密切，代表着生命的第三个域。它们占据各种生态位，并且能在极端环境下的土壤中大量存在。古菌群落的结构和相对丰度以可预测的方式变化，不仅与土壤物质循环密切相关，而且以多种方式影响作物生长，在支持作物生产力和养分管理方面发挥关键作用。因此，明确农业生态系统中古菌生态模式的基础过程，将有助于研究者们预测古菌群落在空间上如何变化，以及农业生态系统如何响应人类干扰。

中国科学院新疆生态与地理研究所田长彦研究员团队对天山北麓盐渍农田土壤微生物群落开展系列研究，先前的结果表明盐渍农田系统中细菌和真菌群落具有不同的地理分布模式，土壤盐分和含水量分别是决定细菌和真菌分布的主要因素（Zhao et al., 2019, Soil Sci Soc Am J; Zhao et al., 2020, Geoderma）。本研究中，团队则针对该地区的古菌生物地理模式和驱动过程进行探索。

研究结果发现，古菌群落丰度与土壤有机质和全氮含量呈正相关，而古菌的多样性与盐分和铵态氮水平呈正相关。古菌优势门为Thaumarchaeota和Euryarchaeota，但环境因素对这两个门的影响相反。土壤因素和扩散限制共同决定了古菌群落组成，但土壤因素更好地解释了古菌的空间分布模式。有趣的是，在中等盐分浓度土壤中，古菌装配过程可从随机性效应过渡到高盐浓度土壤中的确定性效应为主，古菌群落在低盐和高盐土壤中因更强的确定性效应聚集在一起，形成了更复杂的网络结构。此外，在古菌、真菌和细菌的共现网络中，古菌形成更多的种内关联而非种间关联。在缺少古菌的情况下，整个共现网络的连通性显著减弱，表明古菌对于维持盐渍土中的微生物系统至关重要。

相关成果以“High salt stress increases archaeal abundance and network connectivity in saline agricultural soils”为题发表在Catena。该研究得到国家自然科学基金项目和青促会项目资助。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0341816222005069 

图1 盐渍农田土中的古菌网络结构