由中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員吳金水領銜的農業生態過程方向研究團隊近日在水稻光合碳的微生物利用機制方面取得了新進展。
作物光合碳以根際沉積物的形式進入土壤，是根際微生物的主要碳源和能量來源。根際微生物能夠通過自身代謝活動將這部分碳源或以氣體的形式返回大氣，或以有機質的形式存儲于土壤中。根際微生物對光合碳的利用能夠顯著影響土壤碳固定過程。因此，水稻光合碳的輸入及其微生物利用機制研究對于輸入理解水稻根際土壤碳循環和碳固定過程具有重要意義。
基于此，該團隊利用短時間（6小時）的碳同位素（13C-CO2）脈沖標記技術結合氯仿熏蒸的微生物量測定的經典方法與磷脂脂肪酸的穩定同位素探針技術（13C-PLFA-SIP），發現水稻光合碳向土壤微生物生物量和磷脂脂肪酸組分快速轉移的現象，揭示了真菌和革蘭氏陰性菌是重要的光合碳的根際同化者，這兩類微生物在水稻根際碳循環中起主要作用；同時水稻不同生育期光合碳的輸入顯著改變了水稻根際碳的微生物同化量及其群落結構，并且與水稻根系生物量呈極顯著的正相關關系（如圖）。該研究證明了土壤微生物活動與植物光合作用密切相關，為量化水稻土壤微生物量及其種群的動態變化提供了理論基礎。
上述研究成果以Microbial utilization of rice root exudates: 13C labeling and PLFA composition 為題發表于Biology and Fertility of Soils。該研究得到了國家自然科學基金委、英國皇家學會牛頓高級學者基金等項目的資助。
水稻光合碳向土壤微生物生物量和磷脂脂肪酸組分快速轉移
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