海南大学热带作物学院巨晓棠教授合作研究成果在《Microbiome》上发表

近日，海南大学高层次引进人才、热带作物学院巨晓棠教授与中国农业大学、瓦赫宁根大学等国内外单位合作的研究成果，以题为 “Mycorrhiza‑mediated recruitment of complete denitrifying Pseudomonas reduces N₂O emissions from soil”在国际顶级期刊《Microbiome》（IF：16.837）上发表。该研究揭示了丛枝菌根真菌招募完全反硝化细菌假单胞菌缓解土壤N₂O排放的机制。

作物残体还田可以提高土壤养分，增加土壤有机碳等，是一项重要的农田管理措施。然而作物残体还田后，尤其是豆科作物收获后，在其根茬区会出现一个N₂O排放高峰，这将部分抵消豆科固氮带来的收益。因此如何降低豆科根茬区N₂O排放量，对缓解气候变化、促进农业绿色发展具有重要指导意义。丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，简称AMF）可以与陆地上约80%的植物形成共生体，其纤细的根外菌丝在土壤中大量延伸生长，帮助植物吸收磷和氮等养分。研究发现，菌丝能通过介导反硝化过程调控土壤N₂O排放，但其作用机制还不清楚。

为系统解析AMF介导菌丝际微生物减少作物残茬区N₂O排放的机制，研究首先采用盆栽试验，发现AMF根外菌丝富集了nosZ型反硝化细菌尤其是假单胞菌，形成区别于土体的细菌群落结构，增加和上调了nosZ基因丰度和表达，促进了N₂O还原过程，从而减少了蚕豆根茬区N₂O排放（减排量最高达63%）。然后，利用纯培养试验和反硝化细菌回接试验，发现菌丝分泌物中的羧酸盐是触发荧光假单胞菌JL1菌株 nosZ基因表达上调并减缓净N₂O排放的主要物质。最后，通过大田取样分析进一步验证了菌丝密度与nosZ基因丰度之间存在显著正相关性。本研究表明加强AMF与菌丝际细菌之间的协同互作可以有效缓解土壤N₂O排放，为充分挖掘和利用土壤有益微生物，实现细菌与真菌之间的跨界合作减少温室气体排放提供了一条有效的途径。

本研究由国内外著名单位合作完成，包括：中国农业大学，海南大学，瓦赫宁根大学，苏黎世大学，奥胡斯大学。研究工作得到国家自然科学基金项目 (31872182, 42007032, 41830751)的资助。

文章链接: https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-023-01466-5