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每一克土壤裡就有數十億微生物存在，當土壤裡的空間和營養不足時，微生物們便開啟「適者生存模式」，有的能夠固氮，有的則能降解有機汙染物，幫其他羸弱的微生物存活下去。近日，科技日報記者從南京農業大學獲悉，國際著名綜合性期刊《Nature Communications》在線發表了該校資源與環境科學學院土壤微生物與有機肥團隊，有關土壤微生物群落裝配和生態功能影響機制的研究成果。
由於土壤微生物的種類複雜，又難於培養，長期以來，人類對土壤微生物的多樣性及其生態功能認識不深，只能用「黑箱」來概括。
近年來，土壤微生物多樣性的重要生態功能、多樣性損失，以及對生態系統的威脅，逐漸引起各國政府和許多國際組織的重視。
論文的第一作者、南京農業大學資源與環境科學學院副教授荀衛兵，針對農田土壤的微生物群落，用「微宇宙」培養結合宏基因組測序的方法，監測到微生物群落的功能基因組成。
研究發現，土壤微生物群落中的「特異性」功能，是決定群落裝配過程的關鍵，也是維持微生物群落穩定的重要基礎。所謂「特異性」功能，就是僅由少數微生物功能群「持有」的功能，如土壤氨氧化過程、有機汙染物降解等功能。
他介紹，研究人員將微生物的「種子」放到土壤裡繁殖，此時的營養和空間位充足，微生物隨機生長、繁殖、死亡，群落遵循隨機裝配過程。但當土壤所能容納的微生物群落數量達到上限時，空間和營養條件受限，微環境的pH值、含水量、養分含量等都會變化，環境選擇壓力增加，微生物們生存堪憂，這時，只有土壤微生物多樣性較高、能夠「持有」和「表達」更多「特異性」功能時，群落才能適應環境。
荀衛兵舉了個例子，例如固氮微生物，當土壤中有效氮元素不足時，它們能把空氣中的氮氣變成微生物可以利用的氨態氮，為其他微生物和植物的生長提供氮源。又例如農田中有農藥或者重金屬殘留，有些微生物能降解有機汙染物或者鈍化重金屬離子，可以使其他類群免受毒害作用。土壤中持有「特異性」功能的微生物，就像「超級英雄」一樣，在微生物群落面臨危機時挺身而出。
在荀衛兵看來，該研究提出的「特異性」功能微生物多樣性，在影響土壤微生物群落裝配過程和維持土壤生態系統服務功能中的重要作用，對破譯土壤微生物多樣性和系統生態功能之間的關係，具有重要的科學意義。（金鳳）
來源：科技日報