城市绿地叶际非共生固氮:解锁生态氮循环的关键密码

【字体: 时间:2025年05月04日 来源:Current Microbiology 2.3

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  为探究城市绿地非豆科植物叶际自生固氮菌的分布、丰度等情况及影响因素,研究人员运用 nifH基因扩增子高通量测序和乙炔还原法开展研究。结果发现绿地类型等因素影响非共生固氮(ANF)速率等。该研究为理解城市生态系统微生物固氮功能及氮循环提供基础。

  生物固氮(Biological nitrogen fixation,BNF)是生态系统中氮的重要来源。与共生固氮微生物相比,自生固氮菌(free - living diazotrophic bacteria)分布更广、多样性更高,应用潜力巨大。叶片表面是地球上最大的微生物储存库之一,蕴含多种自生固氮菌,对植物氮素获取和生长贡献显著。
研究人员利用 nifH基因扩增子高通量测序和乙炔还原法,探究城市绿地非豆科植物叶际自生固氮菌的分布模式、丰度、多样性,以及影响非共生固氮(asymbiotic nitrogen fixation,ANF)速率的环境变量。结果显示,绿地类型和植物种类均显著影响叶际 ANF 速率和 nifH基因丰度,且绿地类型的影响更明显。叶片中的金属元素铁(Fe)、钼(Mo),以及斯氏菌属(Skermanella)的自生固氮菌共同影响城市绿地叶际的 ANF 速率 。线性回归分析表明,叶片中的金属元素 Fe、Mo 和钾(K)与自生固氮菌的多样性及固氮基因 nifH的丰度呈显著正相关。叶际自生固氮菌群落的 α 多样性和共生网络结构显示,人类干扰和环境扰动与这些细菌的生物多样性和网络复杂性呈显著负相关。

这项研究为理解城市生态系统中微生物的固氮功能及其对氮循环的贡献奠定了关键基础。

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