网络差

红与白：方寸之间大不同---红土网纹的细菌群落与共生网络差

异研究

导读

本研究阐明了作为第四纪红色风化壳的一

部分，网纹层内部的细菌群落组成的分化是由

于网纹层红、白部分环境条件差异所决定的。

长期风化过程形成了独特的网纹土体结构，也

影响了其上细菌群落与网络的差异化分布特征。

这可能是首个关于同一层次不同组分土壤微生

物群落的研究。

文/赵晓蕊

原文编辑：钟陈

来源：土壤时空公号（2019年4月28日）

广泛分布于我国南方的网纹红土层是红壤关键带的重要组成部分，

通常被认为是第四纪古气候条件下形成的古土壤，因而也是古环境的

记录载体。过去对于网纹层的研究很多，多集中于对其形成原因和古

环境指示意义的探讨，基本明确了其物理、化学和矿物学特征及成因。

作为过去环境条件下的产物，物理、化学性质不同的红白网纹是否会

引起微生物群落的差异，进而，是什么因素导致了这种差异，从未见

报道。基于鹰潭红壤关键带的钻孔样品，赵晓蕊等选择网纹红土层为

研究对象，将其中的红色基质和白色网纹部分分开，利用高通量测序

技术，分析网纹层红/白部分细菌的群落结构及共生网络。

研究结果表明，网纹层红、白部分细菌的群落组成有显著差异。

红色基质部分的优势细菌为放线菌门（Actinobacteria）等富营养型

细菌，白网纹中酸杆菌门（Acidobacteria）、硝化螺旋菌门

（Nitrospirae）等寡营养菌的相对丰度较高（p<0.05）。共生网络分

析揭示红色基质部分网络的聚类系数和网络密度较高。结合网纹层的

环境属性分析发现，网纹层细菌群落和共生网络的差异与其环境条件

的差异密切相关。红色基质部分的矿质全量中铁氧化物等的含量要显

著高于白色网纹部分，这可能为细菌群落提供了一个相对富营养的环

境，因此富集了放线菌等富营养细菌，也进而形成了简单但更加稳定

高效的细菌共生网络结构；而白网纹部分由于长期的还原作用，养分

淋失更为强烈，为细菌群落提供了一个寡营养环境，主要富集了以硝

化螺旋菌门等的寡营养细菌。此外，质地也显著影响了网纹层红、白

部分细菌的差异分布，质地在一定程度上反映了网纹层的水文状况，

在白色网纹部分，由于水分造成的还原环境导致了养分的流失，进一

步促进寡营养环境的形成；而红色基质部分由于较少的水分流动保证

了相对小的干扰环境，也就促成了更加稳定的细菌群落和共生网络结

构。

网纹层红色基质和白色网纹细菌共生网络

本研究阐明了作为第四纪红色风化壳的一部分，网纹层内部的细

菌群落组成的分化是由于网纹层红、白部分环境条件差异所决定的。

长期风化过程形成了独特的网纹土体结构，也影响了其上细菌群落与

网络的差异化分布特征。这可能是首个关于同一层次不同组分土壤微

生物群落的研究。该研究成果近日发表于ScienceoftheTotal

environment（doi:10.1016/env.2019.04.305）。该研究得

到了国家自然科学基金中英重大国际合作项目（41571130051和

41771251）与中科院STS项目（KFJ-STS-ZDTP-039）的资助。