中國科學院昆明植物研究所
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科研進展

昆明植物所在菌根真菌生態功能研究上取得新進展

文章来源:資源植物與生物技術重點實驗室  |  发布时间:2021-02-22  |  作者:桂恒  |  浏览次数:  |  【打印】 【關閉

 

  氧化亞氮(N2O)是引起全球變暖的重要的溫室氣體之一。同時,N2O還參與大氣中許多光化學反應,破壞大氣臭氧層。雖然相比于大氣中CO2的含量,N2O的相對含量要低得多。但是其單位質量增溫潛勢卻是CO2的298倍。在陸地生態系統中,土壤是N2O重要的排放源。土壤中N2O主要來自于多種微生物參與和介導的活性氮的轉化。 

  叢枝菌根(AM)真菌是陸地生態系統中一種分布廣泛的土壤真菌,其能與超過75%的植物根系形成共生關系。AM真菌能夠通過其菌絲網絡擴大宿主植物的營養元素的吸收、提高宿主植物抗逆性和改善土壤的理化性質。一般認爲AM真菌本身不具備腐生的能力,不太可能是N2O的直接生産者或消費者,但是AM真菌具備吸收土壤中活性氮和與其他土壤微生物互作進而影響土壤中N2O的産生。 

  爲了更好的探討AM真菌是如何介導土壤中N2O的产生及排放这样一个科学问题,中國科學院昆明植物研究所山地未来研究中心研究人员以室内实验为基础,在三室菌根真菌分室培养箱控制环境中设置了AM菌丝侵染和非侵染的两种农田土壤环境。在三个月的实验观测时间内,系统对比研究了两种处理环境下N2O排放通量、土壤理化特性、土壤細菌群落的結構和多樣性以及N2O産生的相關關鍵基因的豐度的變化趨勢。結果表明,AM菌絲侵染後1個月AM真菌能夠降低農業土壤中N2O的排放,並且反硝化過程中關鍵表征基因(nirKnosZ)的豐度顯著降低,結構方程模型分析進一步表明AM真菌主要通過改變N代謝相關基因而不是通過改變土壤理化性質或細菌群落的多樣性來間接影響土壤中N2O排放。因此,該研究提出了一種AM真菌調節土壤N2O排放可能機制,即AM真菌可以通過調節反硝化過程從而影響農田土壤中的N2O排放。 

 

1 培养箱实验及文章主要发现示意圖 

 

2 基于結構方程模型解析AM真菌介導土壤中N2O放的可能途徑 

  以上成果于2021年2月9日以“Arbuscular mycorrhizal fungi potentially regulate N2O emissions from agricultural soils via altered expression of denitrification genes”为题,在线发表在环境科学1区期刊Science of The Total Environment上。中國科學院昆明植物研究所山地未来研究中心助理研究员桂恒为该论文的第一作者,中國科學院昆明植物研究所许建初研究员为该论文的通讯作者。上述研究工作得到了云南省基础研究计划面上项目(2019FB063)、国家自然科学基金(32001296)等项目的资助。  

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(責任編輯:李雪)

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