生態中心微生物群落穩定性研究獲進展

2020-12-06 千龍網·中國首都網

千龍網北京9月30日訊 據中國科學院官網消息，中國科學院生態環境研究中心中科院環境生物技術重點實驗室鄧曄研究組，在微生物群落的穩定性機制研究方面取得進展，為微生物多樣性與生態系統功能關係的理解提供了新見解，研究結果在線發表在Molecular Ecology上。

據了解，宏觀生態系統中生物多樣性和生態系統穩定性的關係理論已討論多年，但將這一理論應用於微生物生態系統中的適宜性實驗較少，原因是環境微生物樣本複雜度高、物種多樣性高、難以處理。因此，探究群落的原位幹擾及建立高效可控的微生物群落模式系統，是微生物組學研究中亟待解決的問題之一。微生物電解池（MEC）中的生物膜群落有適中的物種組成和易於處理的性能表徵，為驗證微生物群落中的生態理論提供了理想的模型平臺。

鄧曄研究組與王愛傑研究組合作，以MEC為模型系統，構建了不同微生物多樣性梯度的反應器，探究其生物膜群落在環境pH擾動下的恢復能力與生物多樣性之間的關係。研究表明，在宏觀特徵上，生物反應器模型在pH擾動下，性能表現出了良好的彈性恢復能力。同時，多樣性水平高的生物膜群落在功能上可較快恢復，說明其響應環境幹擾時具有更好的恢復性。通過運用分子生態網絡分析發現，在恢復時間較長的微生物生物膜群落中，地桿菌（Geobacter）和甲烷短桿菌（Methanobrevibacter）兩個優勢菌屬之間的負相互作用明顯增多，意味著關鍵功能類群的內部資源或空間競爭可能會對生物膜群落的恢復力產生顯著影響。這支持了宏觀生態系統中生物多樣性與生物系統穩定性的相關理論，也表明MEC反應器可作為模式系統用於微生物生態學的研究。

據悉，該研究得到了中科院前沿科學重點研究項目、科技部水專項、中科院戰略性先導科技專項以及中科院「百人計劃」項目的支持。

相關焦點

  • 微生物群落穩定性研究獲進展
    中國科學院生態環境研究中心中科院環境生物技術重點實驗室鄧曄研究組，在微生物群落的穩定性機制研究方面取得進展，為微生物多樣性與生態系統功能關係的理解提供了新見解，研究結果在線發表在Molecular Ecology上。
  • 研究揭示土壤微生物群落穩定性、多樣性與作物產量的關係
    土壤微生物調控土壤養分循環過程與植物生產力，是土壤健康的重要指標。在農業生態系統中，土壤微生物群落（細菌、真菌、線蟲等）以多營養級微食物網形態共存，尤其在根-土界面（根際微環境）中發揮重要作用，直接或間接影響作物健康和產量。研究土壤微生物群落穩定性、多樣性影響作物產量的作用機制，可為農業可持續性發展提供科學依據。
  • 城市環境所微生物群落環境響應研究獲進展
    土壤水分條件是微生物呼吸活性及生態功能實現的重要因素，乾旱或極端淹水均不利於土壤中多數微生物實現最佳能量生產與代謝。土壤從乾旱向淹水的轉變過程會在短時間內發生，微生物活動受到刺激並被抑制。目前，對該過程中潛在微生物的響應機制仍缺乏了解。
  • 科學網—功能微生物類群多樣性檢測研究獲進展
    本報訊 在高度複雜的環境微生物群落中，承載生物地球化學循環的特定功能微生物類群往往具有高度的多樣性，這種功能上的冗餘使得微生物群落面對環境劇烈變化時具有較強的適應性和穩定性
  • 深海所在馬裡亞納海溝深淵微生物生態角色研究中獲進展
    近日，中國科學院深海科學與工程研究所深海生物學研究室王勇團隊報導了馬裡亞納海溝深淵微生物生態角色研究的新進展。海鬥深淵指深度在6000米以下的深海區域，以低溫和超高靜水壓為典型環境特徵。由於受採樣技術的限制，目前對深淵微生物的研究仍舊極為有限。
  • 華北平原麥田土壤微生物群落構建研究取得進展
    生物群落如何構建是生態學中的核心問題之一，生態學家對植物的群落構建過程已進行大量研究，然而在微生物群落構建方面的研究則相對滯後。當前，土壤微生物生物地理學主要關注微生物的空間分布格局及其驅動因子，而對不同空間尺度下微生物的群落構建過程研究較少。
  • 南京土壤所在細菌群落裝配過程介導土壤剖面SOC代謝研究中獲進展
    南京土壤所在細菌群落裝配過程介導土壤剖面SOC代謝研究中獲進展 2020-07-13 南京土壤研究所 隨機過程和確定過程共同決定了微生物群落裝配，已有研究表明微生物裝配過程會對微生物成員施加約束並影響微生物的功能。但隨機過程和確定過程對剖面土壤微生物群落裝配的相對貢獻及其造成的土壤有機碳（SOC）動態變化尚不明確，限制了對深層土壤SOC動態變化機制的解析。
  • 自然生態系統土壤微生物固碳量及其功能種群研究獲新進展
    由中國科學院亞熱帶農業生態研究所吳金水研究員領銜的農業生態過程方向研究團隊近日在不同自然生態土壤（林地、溼地、草原等）微生物固碳速率及其固碳功能微生物豐度和多樣性研究方面取得了新進展。
  • 微生物底物利用策略和驅動機制研究獲進展
    中國科學院瀋陽應用生態研究所採用13C標記葡萄糖為底物進行土壤模擬培養並定期取樣，利用穩定同位素核酸探針（DNA-SIP）和高通量測序技術，探討真菌和細菌利用葡萄糖來源碳的動態特徵。研究發現，從細菌向真菌演替的r-k策略決定微生物群落對葡萄糖的動態利用特徵。
  • Science Bulletin:絕對豐度的植物根際微生物群落「擴增-選擇」組裝模型
    在線發表中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理與生態研究所王二濤課題組及其合作團隊完成的題為 「An amplification-selection model for quantified rhizosphere microbiota assembly」 的研究論文，該研究基於微生物絕對豐度提出了植物根際微生物群落 「擴增-選擇」 組裝的新模型。
  • 西安交大在基於人工智慧的微生物傳感器研究領域獲進展—新聞...
  • 茶樹連作障礙與土壤微生物群落
    秉承以人類為中心的理性生態倫理學思想，為復興茶產業而努力。【摘要】茶樹多年宿根連作後茶園土壤退化嚴重,茶葉產量和品質大幅下降,嚴重製約了我國茶葉的可持續生產。面對如何維持茶樹高產高質這一科學難題,連作障礙機制及其調控措施成為當前茶樹栽培中急待解決的科學問題。
  • 中科院:亞熱帶分層水庫浮遊細菌研究獲進展
    原標題：亞熱帶分層水庫浮遊細菌研究獲進展 　　7月30日，記者從中科院城市環境研究所獲悉，該所水生態健康研究組在亞熱帶分層水庫浮遊細菌研究中獲得最新進展。相關成果發表於《科學報告》雜誌。 　　我國是水庫大國，多數水庫位於亞熱帶地區，具有向城鎮居民供水的重要功能。
  • 亞高山森林恢復土壤微生物及酶活性研究獲進展
    同時，在一些地段也存在自然演替恢復的次生林，與人工林相比，自然恢復次生林具有不同的林地結構、物種豐富度、根系密度和生物量等，但人們並不清楚這些差異如何影響土壤微生物群落結構和功能。因此，探究在不同空間（細根根際、粗根根際、土壤及團聚體組分中）和時間（20年，30年，40年和70年）的尺度上，人工林與自然恢復次生林如何影響土壤微生物群落和功能，有助於深入理解亞高山森林生態系統生態功能提升的機制。
  • ​[2021-01003]鹽度是沙漠生態系統中土壤微生物群落的關鍵決定因素
    土壤中的高鹽分會抑制植物的生長，降低植物的光合能力，並對植物群落的組成，分布和多樣性產生強烈影響。地下微生物對於碳分解和養分循環至關重要，但是人們對土壤鹽分對地下微生物群落的潛在影響知之甚少。   古爾邦通古特沙漠是新疆北部準噶爾盆地的一部分，是中國第二大沙漠。由於沙漠中不利的環境條件限制了植物的生長，因此該生態系統中的土壤微生物群落受植物的影響較小。
  • 研究人員提出根際微生物群落「擴增-選擇」組裝新模型
    An amplification-selection model for quantified rhizosphere microbiota assembly 的研究論文，該研究基於微生物絕對豐度提出了植物根際微生物群落「擴增-選擇」組裝的新模型。
  • 南京土壤所在土壤生物體型影響群落構建研究中獲進展
    土壤微生物多樣性產生和維持的微生物群落構建機制是微生物生態學的基本問題，控制微生物種內遺傳多樣性的進化過程包括突變、選擇、基因流動以及遺傳漂變，與之對應，控制微生物種間多樣性的生態過程包括物種形成、選擇、擴散和生態漂變。在微生物生態學中，選擇是確定性過程，漂變是隨機性過程，擴散和多樣化通常被認為是隨機過程，但在某些情況下也可以是確定性過程。
  • 植物所在土壤細菌群落多樣性和酶動力學過程研究中獲進展
    人類活動導致的氮沉降上升威脅著全球陸地生態系統生物多樣性。土壤細菌群落多樣性佔陸地生物多樣性的很大比例，對於調節陸地生物地球化學循環和生態系統功能至關重要。已有研究發現，土壤細菌群落多樣性和結構受植物群落的影響，但不確定土壤細菌對氮沉降的響應是否與地上植物群落的響應一致。
  • 土壤微生物生物地理學:國內進展與國際前沿
    近年來，儘管土壤微生物生物地理學研究取得了巨大進展，但仍面臨諸多難題與挑戰。論文簡要回顧了土壤微生物生物地理學的發展歷程，並檢索了土壤微生物生物地理學發文量隨時間的動態變化及其相應的研究技術（圖1）。論文系統介紹了我國土壤微生物生物地理學在森林、草地和農田生態系統中的重要研究進展，重點介紹了我國東部森林土壤微生物在水平和垂直梯度上的空間分布規律，北方溫帶草地和青藏高原高寒草地微生物群落的空間分布及其隨氣候的動態變化，旱地和水田生態系統的微生物的空間分布規律及群落構建機制。
  • 土壤微生物對溫溼度交互變化響應研究獲進展
    在土壤生態過程對溫度、溼度等環境變化的響應方面已有大量的相關研究，但關於調控過程中土壤微生物群落組成對溫溼度響應行為的研究還較為缺失。理解土壤微生物群落對土壤溫度和溼度的變化的響應規律是準確模擬土壤溫室氣體排放過程、氮磷周轉過程的生物學基礎，也是改進全球氣候和陸面模型模擬不確定性的一個重要方面。