国科大研究团队发现环境选择效应颠覆了草地土壤原核生物的距离衰减空间格局

  • 文/图 资环学院
  • Published: 2022-02-19
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  2022年1月24日,以中国科学院大学资源与环境和生命科学学院为核心的研究团队在生命科学领域综合性杂志eLife上发表题为‘Environmental selection overturns the decay relationship of soil prokaryotic community over geographic distance across grassland biotas’的论文。该研究中,团队围绕土壤-微生物分布格局及其驱动机制,在我国北方草地上跨越4000公里开展了土壤微生物的生物地理学研究。与同一生物区系内的传统距离衰减关系相比,该研究发现跨生物区系的微生物群落相似性随地理距离增加而呈现出U形模式,可能由环境选择效应而非地理距离驱动。

  阐明生物多样性的空间格局是生态学和生物地理学的核心目标之一。与植物等宏观生物类似,已有研究发现微生物群落也存在距离衰减关系,即其相似性随地理距离的增加而降低。然而,前人研究大多聚焦于单一生物区系、区域尺度或同一气候类型,缺乏对不同生物区系土壤微生物的地理格局的研究,而后者对于理解大尺度上微生物群落的空间格局至关重要。

  本研究中,中国科学院大学研究团队围绕土壤-微生物分布格局及其驱动机制,跨越4000公里从青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地共采集了258个土壤(图1,0-5 cm和5-20 cm土层)样本。

图1 采样点分布图

  分析表明,在1760-1920公里的拐点之后,原核生物群落的相似性随地理距离增加而提高,整体形成了一个显著的U形格局(图2)。但是,在高寒或温性草地单一生物区系,土壤原核生物群落仍然遵循距离衰减关系。导致该空间格局的原因很可能是本研究采样点的环境异质性在跨越生物区系时随地理距离增加而减小,有以下证据支撑:1)原核生物群落的相似性随环境距离增加仍然呈衰减趋势;2)环境选择主导了原核生物群落的构建;3)短期环境相似性在空间上也呈U型格局,主要归因于可溶性养分。综上,该研究表明,当跨越生物区系时,环境选择效应的作用大于地理距离,很大程度上颠覆了此前广为接受的距离衰减格局。

图2 中国北方草地原核生物群落相似性与地理距离的关系

  本文发表于生命科学领域综合性杂志eLife(IF=8.14,中科院一区TOP),第一作者为中国科学院大学资源与环境学院张彪博士后,通讯作者为薛凯教授。该研究得到中国科学院B类战略性先导科技专项(XDB15010201)、中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA20050104)、国家自然科学基金专项项目(42041005)和第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0304)等联合资助。

  论文链接:https://elifesciences.org/articles/70164

 

责任编辑:赵蕴宁