河西走廊荒漠區土壤微生物地理分布格局及驅動機制研究

　　近年來，研究表明，不同的微生物類群，特別是細菌和真菌，在全球范圍內表現出不同的緯度、縱向和海拔多樣性分布格局，而關于荒漠生態系統的生物地理格局的研究有待提升。

　　中國科學院西北生態環境資源研究院李玉強團隊致力于干旱半干旱區資源環境要素對生態系統演變的驅動機制研究。科研團隊在河西走廊荒漠區東西約1000 km跨度范圍內，采集75個樣點的表層土壤（0-20 cm）（圖1），基于第二代高通量測序平臺（Illumina MiSeq PE300 Platform），結合區域氣候特征和土壤理化性質，初步確定了河西走廊荒漠區土壤細菌、古菌和真核生物的多樣性分布格局。結果顯示，河西走廊荒漠區土壤細菌和真核生物多樣性隨經度和高程的增加呈線性增加，隨緯度的增加呈下降趨勢，而古菌多樣性在地理梯度上變化不大（圖2）。在細菌、古菌和真核生物群落中，部分門類的α-多樣性與整體趨勢不一致，如相對豐度排名前10的細菌門中，6個門的α-多樣性隨海拔升高而顯著增加。基于距離衰減模型（Distance-decay model）和群落相似性與環境距離（Euclidean distance）分析，地理距離和環境因素對河西走廊荒漠區土壤微生物群落組成均有影響，地理距離對土壤微生物群落組成的影響略強于環境變量（圖3）。基于Partial Mantel檢驗和方差分解（VPA）綜合分析，確定土壤因子（pH、TC、TN和TC/TN）是驅動區域內土壤微生物群落組成的最重要環境因子。然而，地理距離和環境變量對土壤微生物群落組成的解釋度有限，尤其是對古菌和真核生物群落而言，這或暗示某些未知的環境因子對驅動土壤微生物群落形成起著重要作用。基于共生網絡分析發現，河西走廊荒漠區土壤微生物網絡結構域內連接強于結構域間連接，且多為正連接（圖4）。雖然細菌比古菌和真核生物形成了更多連接，但在移除古菌后會導致自然連通性顯著降低，表明古菌可能是構建該荒漠區土壤微生物共生網絡的核心類群（圖5）。

　　該研究揭示了河西走廊荒漠區土壤微生物群落分布格局及其驅動因素，加深人們對該區域土壤微生物多樣性格局的認識，為荒漠生態系統的可持續管理提供了科學支撐。

　　相關研究成果以Biogeographic patterns of soil microbe communities in the deserts of the Hexi Corridor, northern China為題，在線發表Catena上。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學考察研究、國家重點研發計劃和國家自然科學基金等的支持。