东北地理所在CO2浓度升高对大豆根际固氮微生物群落结构影响研究取得进展

CO2浓度升高促进豆科植物的根瘤形成和氮素固定，从而影响土壤氮循环过程，而这些过程均与固氮细菌的群落结构密切相关。明确土壤固氮细菌群落结构组成对于提高豆科植物的固氮能力、提高氮素匮乏的土壤中固氮细菌的数量以及增加土壤氮素含量有着重要的意义。以往由于实验技术和手段的限制，关于CO2升高对固氮细菌丰度和群落结构的研究较少，尤其针对CO2浓度升高对黑土豆科植物nifH基因的丰度和群落结构影响的研究还未见报导。

为此，东北地理所农田分子生态学科组于镇华助理研究员和金剑研究员等采用qPCR及高通量测序（MiSeq）技术，对比研究了高CO2浓度（550 ppm）与正常CO2浓度（390 ppm）条件下4种主栽大豆品种根际固氮细菌群落结构丰度和组成的差异。发现CO2浓度升高显著提高了部分大豆品种根际nifH基因丰度，并且nifH基因丰度与根瘤密度呈显著负相关（p ≤ 0.01），而与根瘤数量呈显著正相关（p ≤ 0.01），但是CO2浓度升高并没有显著改变固氮细菌的群落结构组成或主要微生物分类单元（OTU）（图1），说明CO2浓度升高会刺激大豆根际固氮细菌的生长而不会改变其群落结构，这与大豆品种和大豆结瘤对高CO2的响应有关。

相关研究结果发表在Biology and Fertility of Soils上，于镇华助理研究员为第一作者，金剑研究员为通讯作者。研究得到了中科院百人计划、黑龙江省杰出青年科学基金（JC201413）以及国家自然科学基金(41201247, 41271261, 31501259）的联合资助。

图1. CO2浓度升高（eCO2）（A）和正常浓度（aCO2）条件下（B）不同大豆品种根际固氮细菌群落OTU韦恩图

小黄金，

绥农8，

绥农14，

黑农45

论文信息：Zhenhua Yu, Yansheng Li, Guanghua Wang, Caixian Tang, Yanhong Wang, Junjie Liu, Xiaobing Liu, Jian Jin. 2018. Elevated CO2 alters the abundance but not the structure of diazotrophic community in the rhizosphere of soybean grown in a Mollisol. Biology and Fertility of Soils. 54: 7: 877–881.

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00374-018-1311-8

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