在受地热影响的土壤剖面中，细菌和真菌生长的热适应性

《Global Change Biology》：Thermal Adaptation of Bacterial and Fungal Growth in a Geothermally Influenced Soil Transect

微生物在长期自然地热梯度下的生长率与温度响应研究显示，细菌和真菌生长适应温度变化趋势一致，不同温度指标每升高1°C，适应阈值平均右移0.22-0.27°C，且与微生物呼吸作用温度响应同步。这为土壤碳模型中的微生物适应性参数提供量化依据。

　　

摘要

许多研究探讨了微生物对土壤温度升高的适应机制，但实验设计的局限性阻碍了我们对这一现象的全面理解。这些研究包括在恒定环境条件下进行的短期实验室实验，以及仅有少数不同温度处理的野外实验。在此，我们利用了新西兰Aotearoa地区长期存在的自然土壤地热梯度（年平均土壤温度（MAT）范围为17°C至42°C）来研究微生物生长速率的热适应能力。我们从该梯度上的28个地点采集了土壤样本，并在8个温度（4°C–45°C）下测量了细菌生长速率（通过亮氨酸掺入法），以及在两个温度（16°C和39°C）下测量了真菌生长速率（通过麦角甾醇法）。随后，我们应用了大分子速率理论（Macromolecular Rate Theory）和Ratkowsky方程来估算细菌生长的最低温度、最佳温度及拐点，并计算了温度敏感性指数，以比较细菌和真菌的生长速率。研究发现，沿着地热梯度，细菌生长的热适应能力存在可预测的变化：无论使用何种温度测量指标，其温度响应曲线每升高1°C，响应曲线都会向低温方向移动0.22°C–0.27°C。细菌和真菌的生长热适应能力大致呈平行增长趋势。此外，我们将实验结果与该地热梯度下微生物呼吸作用（添加葡萄糖条件）的温度响应数据进行了比较，发现两者之间的热适应速率相似，表明微生物相关过程具有同步性。所有测量的温度指标每升高1°C仅变化不到1°C，这导致在高土壤温度条件下微生物的生长和活性更接近实际环境温度，而在非高地热条件下的生长和活性则低于实际温度。总体而言，我们的研究强调了利用地热梯度和适当的温度模型来研究土壤微生物热适应机制的重要性；结果的可预测性也为将微生物热适应机制纳入土壤碳循环模型提供了可能。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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