iMeta | 中科院南京土壤所吴永明组揭示周丛生物非生物成分的地理印记和生态功能_哔哩哔哩

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Uploaded: 2025-07-19T00:18:52.010Z

周丛生物非生物成分的地理印记和生态功能 Geographic imprint and ecological functions of the abiotic component of periphytic biofilms DOI：https://doi.org/10.1002/imt2.60 发表时间：2022年10月25日第一作者：Pengfei Sun (孙朋飞) 通讯作者：Yonghong Wu (吴永红) yhwu@issas.ac.cn 合作作者：Yingyao Liu (刘颖瑶)；Rui Sun (孙瑞)；Jan Dolfing 主要单位：中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室中华人民共和国水利部秭归三峡水库生态系统观测研究站南京信息工程大学长望学院英国Northumbria大学工程与环境学院引言在自然界中，大多数微生物以聚集体、絮凝体或生物膜的形式生长，由自产的胞外聚合物(EPS)连接在一起。周丛生物生物膜就是一个典型的例子。这些聚集体由自养生物和异养生物组成，生长在自然水生生态系统（例如溪流、湿地、河流等）和人工湿地（例如稻田）中，它们在调节元素循环中发挥着多重关键作用。由于人们对稻田过量施肥的担忧，基于周丛生物的氮（N）和磷（P）管理越来越受到重视。例如，周丛生物对磷的积累有利于减少其从稻田向邻近生态系统的迁移。周丛生物的微生物成分研究相对深入，而对非生物成分的关注较少。目前对周丛生物中EPS含量和组成以及该基质的潜在生态功能知之甚少。众所周知，EPS是天然水生生态系统中生长的生物膜的重要组成部分，并且生物膜的EPS 组成对栖息地的一些因素很敏感，例如光照、温度和养分有效性。这导致了一种假设，即在水田中生长的生物膜（即周丛生物）和在自然水生生态系统中生长的生物膜相比，EPS的含量和组成均有很大差异。一般来说，EPS的两个主要成分是蛋白质和多糖，占EPS总质量的70%-80%以上，另外还有少量的其他化合物，如eDNA然而，目前对稻田中生长的周丛生物中EPS的蛋白质、多糖和eDNA的主要成分研究较少。地理分布格局是宏观生态学和生物地理学的中心主题之一。作为周丛生物的栖息地，中国的稻田分布在六个地理区域。栖息地自然地理的差异导致了周丛生物微生物组成的区域差异。鉴于微生物是影响周丛生物中EPS成分和含量的主要因素，这就引出了第二个假设，即生长在不同地理区域稻田的周丛生物的EPS特征会表现出不同的地理分布模式。然而，到目前为止，EPS组分在周丛生物中的地理分布规律尚不清楚。此外，EPS成分是否以及如何受到自然地理特征(如温度、光照和降水)的影响仍有待研究。 EPS的重要性由其生态功能决定。众所周知，EPS 可作为生活在生物膜中的微生物的骨架和保护屏障。近年来，我们对稻田周丛生物的作用进行了一系列研究，发现周丛生物改变了稻田中元素的行为，不同的周丛生物在调控元素循环方面具有不同的潜力。假设在不同地理区域生长的周丛生物之间的EPS含量和成分确实存在差异，那么指导我们工作的第三个假设是EPS的这种变化与不同周丛生物中养分积累的差异有关。为了验证上述假设，我们在全中国范围内收集了共600份稻田周丛生物、土壤和田面水样本，以解决以下问题：(1)稻田周丛生物中EPS的含量、主要成分和潜在功能是什么?(2)周丛生物中EPS是否随着生境的不同而存在地理差异?如果存在，驱动EPS地理分布的主要因素是什么? Pengfei Sun, Yingyao Liu, Rui Sun, Yonghong Wu, Jan Dolfing. 2022. Geographic imprint and ecological functions of the abiotic component of periphytic biofilms. iMeta 1: e60. https://doi.org/10.1002/imt2.60