沈陽生態所揭示植物根際熱點土內微生物生長及酶動力特征的調控因素

  植物根系在生長過程中不斷向土壤中分泌易分解有機物質,增大了根系周圍微生物的活性,並促進一系列生物化學過程的進行,從而形成了微生物的熱點。一般情況下,熱點土的微生物群落以生長速度更快的r-對策者爲主,且其所釋放的酶具有較高的活性和較低的底物親和力。然而,在不同肥力的土壤條件下,熱點土與非根際土之間土壤微生物的功能特征相差的程度大小是否存在差異目前缺乏相關研究成果。 

  中國科學院沈陽應用生態研究所人工林生态组研究团队联合德国哥廷根大学研究团队利用酶譜法,在亮氨酸酶的顯色條件下,對盆栽玉米根系周圍的熱點進行鑒定,並在鑒定結果的基礎上利用濕潤的微型注射器針頭進行采樣。研究發現微生物的生長速率以及活躍微生物的生物量在熱點土與非根際土之間的差異取決于土壤肥力(圖 1)。在肥沃的土壤中,二者之間的差異並不顯著,而在相對貧瘠的土壤中,熱點土中微生物的生長速率是非根際土的1.2倍,活躍微生物的數量也更多。在兩種土壤的熱點中,β-葡萄糖酶與亮氨酸酶都具有較低的底物親和力,然而只有β-葡萄糖酶的潛在酶活性較非根際土更高。總體上看,在肥沃的土壤中,微生物釋放的酶具有更高的酶活性和代謝效率,以及更短的周轉時間。該研究結果揭示了根際熱點土與非根際土之間在微生物生長策略上的差異受土壤自身肥力控制。本實驗的成果可以進一步加深對植物-土壤-微生物這一複雜綜合體的理解。 

  該成果Microbial growth and enzyme kinetics in rhizosphere hotspots are modulated by soil organics and nutrient availability” 爲題發表在Soil Biology and Biochemistry杂志上。田鹏博士为第一作者,王清奎研究員为通讯作者。该研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金等项目支持。 

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1. 根際熱點中微生物活性及功能的變化受土壤肥力的影響

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