森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球碳固定起著重要的作用，評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)的健康和潛力至關(guān)重要。土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能能夠反映土壤營(yíng)養(yǎng)物的周轉(zhuǎn)和維持以及植被多樣性，進(jìn)而可以用來評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)植被生產(chǎn)力。在陸生生態(tài)系統(tǒng)特別是森林生態(tài)系統(tǒng)里，磷素普遍呈現(xiàn)出缺乏的現(xiàn)象，且在夏季尤甚。森林土壤中磷素主要來自于含有機(jī)磷動(dòng)植物殘?bào)w的降解。在原核生物中保守的phoD基因可以用來評(píng)估有機(jī)磷礦化的水平。有文獻(xiàn)表明含phoD基因的稀有種細(xì)菌對(duì)有機(jī)磷的礦化起著重要的作用，然而含phoD基因的稀有種和豐富種細(xì)菌是否能夠影響生態(tài)系統(tǒng)的更多功能，如以碳氮磷元素含量及酶活表示的生態(tài)系統(tǒng)多功能，這樣的研究鮮有報(bào)道。 

　　中國(guó)科學(xué)院水生植物與流域生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢植物園環(huán)境基因組學(xué)學(xué)科組萬文結(jié)副研究員與楊玉義研究員，同中南民族大學(xué)何冬蘭教授開展合作，以湖北神農(nóng)架林區(qū)森林土壤為研究對(duì)象，使用Illumina MiSeq技術(shù)確定了含phoD基因細(xì)菌的組成和多樣性，使用傳統(tǒng)方法測(cè)定了土壤的理化性質(zhì)；運(yùn)用多種統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法以揭示含phoD基因的稀有種和豐富種細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和群落構(gòu)建機(jī)制。 

　　在先前研究成果的基礎(chǔ)上（Wan et al., 2021. Geoderma），本研究對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了再挖掘。研究結(jié)果表明：含phoD基因稀有種細(xì)菌的分類學(xué)多樣性較豐富種對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能貢獻(xiàn)更高，而含phoD基因豐富種細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)多樣性較稀有種對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能貢獻(xiàn)更高。稀有種具有更高的環(huán)境位寬，表明稀有種在分類學(xué)水平上具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性；豐富種具有更強(qiáng)的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)，表明豐富種在系統(tǒng)發(fā)育水平上具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。稀有種和豐富種的群落構(gòu)建均由隨機(jī)過程主導(dǎo)，且土壤溫度扮演著重要的角色以調(diào)節(jié)隨機(jī)性和確定性過程之間的平衡。該研究為森林生態(tài)系統(tǒng)里有機(jī)磷礦化相關(guān)細(xì)菌多樣性的維持以及其對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能的貢獻(xiàn)提供了新的見解和分析手段，豐富了森林生態(tài)系統(tǒng)里有機(jī)磷礦化的相關(guān)知識(shí)。 

　　該研究受國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中央高?；A(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)和自然資源部城市土地資源監(jiān)測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助，研究成果以“Linking rare and abundant phoD-harboring bacteria with ecosystem multifunctionality in subtropical forests: from community diversity to environmental adaptation”為題，發(fā)表在SCI期刊Science of the Total Environment（中科院1區(qū)，top10%, IF=7.963）雜志上。萬文結(jié)為論文的第一作者，楊玉義為論文的通訊作者。 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148943. 

圖1 神農(nóng)架林區(qū)土壤含phoD基因稀有種和豐富種細(xì)菌多樣性特點(diǎn)與維持機(jī)制