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南农大揭示了多样性触发的确定性细菌组装限制了群落的功能

2023-01-14 来源:莆田农业机械网

2019年8月23日,南京农业大学教育部资源节约型肥料工程技术研究中心张瑞福、沈其荣团队在Nature Communications上发表题为“Diversity-triggered deterministicbacterial assembly constrains community functions”的文章,阐明了α-多样性与β-多样性相关的随机/确定性过程之间的不确定关系,为破译生物多样性与群落功能之间的联系奠定了基础。

为了区分稀释和pH梯度的群落组装中的确定性和随机过程,研究人员计算了每个处理的β最近的分类群指数(βNTI)。为了推断确定性/随机组装过程中稀释和pH梯度的变化,研究人员检查了βNTI与稀释度和pH梯度之间的关系。每种处理中的βNTI值显示出与pH和稀释水平相关的各种模式。在黑色和红色土壤中,随着稀释水平的增加,群落组装从随机过程(|βNTI| <2)转变为确定性过程(|βNTI|> 2),并且βNTI值与所有pH水平的稀释梯度显着相关。

然而,βNTI在稀释梯度上的分布趋势在不同的土壤pH水平之间并不相同。随机装配过程在最少稀释的样品中占主导地位,并且在pH值为6.5时转向变量选择(βNTI> 2)的优势,而在更酸性(pH值4.5)和更稀释的样品中的碱性(pH8.5)条件下均匀选择(βNTI<-2)的优势转变。

细菌群落组装过程的概念模型

总之,该研究探讨了微生物α多样性对随机/确定性微生物群落组装过程的影响,这些过程与β多样性以及群落功能的后果有关。产生了α多样性不同的细菌群落,并且从DNA测序推断了它们的结构和潜在的群落功能特征。系统发育的零点建模分析表明,随机过程在高度多样性的群落中占主导地位。然而,在低多样性群落中,确定性过程占主导地位,与减少与特定细菌类群相关的特殊功能相关联。总的来说,低多样性诱导的确定性群落过程可能会限制群落功能,突出了在群落产生和维持土壤生态系统功能方面的潜在作用。

关于微生物群落

微生物群落是陆地生态系统中最多样化和最主要的生物群。微生物的活动极大地影响了各种生态系统功能,有助于土壤生产力和养分循环,以及许多其他生态系统。主流的假设认为,包含许多物种的生态系统表现出高水平的生态系统功能并且功能稳定。该预测假设物种重叠可以充分提供一些冗余和缓冲生态系统功能,以防止生物多样性丧失。实际上,除了跨越不同类型生态系统的大量理论,实验和观测研究也证实了:高水平的物种多样性对于生成和维持当地的生态系统功能非常重要。因此,生物多样性的急剧丧失对生态系统功能产生了重大不利影响。然而,其他研究生物多样性与生态系统功能之间关系的尝试产生了不同的结果。所以,尽管高水平的细菌多样性导致假设某些细菌在功能上是多余的,但对多样性相关细菌群落内的相互作用如何介导生态系统功能和群落组装知之甚少。

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