科學(xué)
科學(xué)家可以使用一種稱為定量穩(wěn)定同位素探測(cè) (qSIP) 的工具來(lái)獲取有關(guān)土壤微生物的有價(jià)值的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。該工具揭示了社區(qū)中細(xì)菌的身份，以及它們是否正在使用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或正在生長(zhǎng)。在一項(xiàng)新的 qSIP 研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在許多土壤環(huán)境中，只有少數(shù)幾種細(xì)菌使用了一半以上的可用碳。盡管是數(shù)千種物種的家園，但只有三到六組細(xì)菌對(duì)測(cè)試的幾種土壤中發(fā)生的大部分碳使用負(fù)責(zé)。
影響
土壤中的碳含量是地球上所有植被的兩倍。為了了解未來(lái)的氣候動(dòng)態(tài)，科學(xué)家們必須預(yù)測(cè)微生物活動(dòng)如何將碳儲(chǔ)存在土壤中或以二氧化碳的形式釋放。通過(guò)了解社區(qū)中的哪些細(xì)菌負(fù)責(zé)重要的生態(tài)系統(tǒng)功能，如碳循環(huán)，科學(xué)家們可以將未來(lái)的研究重點(diǎn)放在這些關(guān)鍵細(xì)菌群上。這項(xiàng)研究還有助于拓展更廣泛的微生物學(xué)領(lǐng)域。
概括
北亞利桑那大學(xué)和太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員分析了土壤樣本，以追蹤 18O 標(biāo)記水中的氧氣，以了解哪些物種將其納入 DNA 中。這種吸收是生長(zhǎng)的代表，可用于模擬細(xì)菌消耗土壤碳的效率。當(dāng)模型包含有關(guān)細(xì)菌的詳細(xì)信息(特別是分類特異性、基因組大小和生長(zhǎng))時(shí)，它比僅查看每個(gè)細(xì)菌群的豐度的模型更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了測(cè)量的二氧化碳。研究人員觀察到，只有少數(shù)屬產(chǎn)生了從土壤中釋放的大部分二氧化碳。這些細(xì)菌包括慢生根瘤菌、酸桿菌 RB41和鏈霉菌。這些細(xì)菌在使用現(xiàn)有土壤碳以及添加到土壤中的養(yǎng)分方面優(yōu)于不太豐富的物種。當(dāng)碳和氮被添加到土壤中時(shí)，優(yōu)勢(shì)細(xì)菌物種鞏固了它們對(duì)養(yǎng)分的控制，吞噬了更多的養(yǎng)分，并且相對(duì)于土壤中的其他類群生長(zhǎng)得更快。該研究確定了數(shù)千種獨(dú)特的生物和數(shù)百個(gè)不同的屬，但只有六組細(xì)菌占碳使用量的 50% 以上。在養(yǎng)分促進(jìn)的土壤中，活動(dòng)的濃度更為明顯，其中只有三個(gè)群體負(fù)責(zé)一半以上的碳使用。這項(xiàng)研究為管理土壤肥力和更好地代表地球系統(tǒng)和氣候模型中的關(guān)鍵細(xì)菌過(guò)程提供了見(jiàn)解。
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