来源:Soil Ecology Letters 发布时间:2023/7/10 10:17:06
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SEL | 前沿研究:基于非靶向代谢组学对黑土林地和旱地中溶解性有机物分布特征的研究

论文标题:Characterization of dissolved organic matter distribution in forestland and farmland of mollisol based on untargeted metabolomics(基于非靶向代谢组学对黑土林地和旱地中溶解性有机物分布特征的研究)

期刊:Soil Ecology Letters

作者:Shi Yao, Yongrong Bian, Xin Jiang, Yang Song

发表时间:06 Dec 2022

DOI:10.1007/s42832-023-0179-1

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本研究基于非靶向代谢组学探究了不同土地利用模式(林地和旱地)下黑土中溶解性有机物(DOM,<1000 Da)的分子特征,证实了非靶向代谢组学对黑土中DOM分子特征分析的可行性。

黑土是世界上重要的自然资源,较高的土壤有机质(SOM)含量使其对全球粮食生产做出了重要贡献。然而由于积极的土地开发,黑土中的SOM存量持续下降,导致土壤质量恶化,生产力下降。这一现象的出现,为黑土地区的可持续农业发展敲响了警钟。溶解性有机物(DOM)是SOM中最活跃的碳组分,由于其高流动性和反应性,在土壤中的许多关键生物地球化学过程中发挥着重要作用。DOM也是衡量SOM质量、土壤污染和土壤管理措施影响的一个有用指标。探明DOM的分子特征将有助于全面了解和管理黑土。然而,DOM的复杂性对了解其分子特征构成了挑战。

在这项研究中,我们基于非靶向代谢组学技术,研究了不同土地利用模式(林地和旱地)下黑土中DOM的分子组成特征,以及不同提取剂对DOM分子组成(<1000 Da)的影响。研究结果证实了非靶向代谢组学对黑土中DOM分子特征分析的可行性。黑土林地中的DOM主要来自植物代谢物,可以发挥更多的生物功能。然而,由于人类活动的影响,黑土旱地的DOM组成更复杂,并具有强大的共生网络相互作用。水对极性DOM提取效率较佳,而有机试剂可以有效地提取脂类DOM,但提取剂的极性对DOM的影响小于土壤理化性质。同时,基于代谢组学筛选出的14-dihydroxyzeatin可以作为玉米地的一个潜在指标。因此,非靶向代谢组学可以成为表征黑土DOM分子的有效方法,为黑土的管理和农业的可持续发展提供新的思路。

作者及团队介绍

姚时(第一作者),中国科学院南京土壤研究所2021级博士研究生,研究方向为土壤环境化学。

宋洋(通讯作者),中国科学院南京土壤研究所副研究员,中国科学院青年创新促进会会员,入选江苏省“333”高层次人才培养工程和省科协青年科技人才托举工程,获中国科学院院长奖,任中国土壤学会环境微塑料工作组委员、期刊Bull. Environ. Contam. Toxicol. 和Eco-Environ. Health青年编委。主持国家重点研发计划课题等10余项,发表SCI论文80余篇。

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SEL虚拟专辑文章合集

土壤生物地球化学循环

1. 土壤细菌群落的地理分布特征(中国)及其与土地类型和土壤有机碳含量的关联

2. 施氮和生物炭添加对土壤无机碳源CO2排放的影响

3. 侵蚀对中国东北黑土土壤微生物碳利用效率的影响

4. 生物炭和生物风化矿粉通过碱化土壤增强无机碳固存

5. 土壤微生物碳利用效率对气候变暖的响应

6. 长期增温对青藏高原土壤生态酶活性及初始微生物养分限制无影响

7. 氮添加对白羊草地群落中不同功能物种植物-土壤-微生物化学计量特征的影响

8. 土壤磷决定了退耕还林过程丰富和稀有细菌群落的独特构建策略

9. 不同施肥对稻田土壤氧氨氧化活性、丰度及群落组成的影响

10. 土壤总氮矿化的根际效应:整合分析

11. 水稻生育期二氧化碳升高和氮肥施用对收获后土壤团聚体中根际沉积碳去向的影响

土壤微生物生态学

1. 相比化肥或有机肥单施,有机-无机配施建立了更稳定的土壤和根际微生物网络

2. 重新认识菌根:菌根真的如普遍认为的那样重要吗?

3. 土壤pH驱动紫金山小海拔尺度下土壤细菌群落的分异

4. 一平方米的土壤中生活着多少种细菌和古菌?

5. 土壤颗粒和水分相关因子驱动了锡林河流域河床-河漫滩-阶地连续体细菌群落的分异

6. 长期秸秆还田影响土壤细菌群落与硅形态相互转化的关系及提高水稻产量

7. 间作系统中丛枝菌根真菌的作用与变化

8. 细菌和真核生物群落的相互作用可能对对虾养殖池塘土壤生态系统的贡献

9. 不同农艺措施对根际和根区土壤细菌群落的影响

10. 植物通过根系分泌物招募假单孢菌协助抵抗地上部病原菌侵染

土壤污染与修复

1. 长期覆盖农田土壤中塑料残膜的分布特征

2. 微塑料对水稻根际碳氮磷水解酶活性及其空间分布的影响

3. 黄土高原土壤微生物介导的酶促进了采后复垦人工林的次生演替

4. 结合宏基因组学评估消毒剂使用对土壤微生态的潜在风险

5. 新型生物炭物理结构和化学组成变化对水溶液中铜的吸附影响和机理研究

6. 重金属污染增加土壤微生物碳限制:来自生态酶化学计量学的证据

7. 两种水稻根系Cd胁迫响应的表型和代谢组学分析

8. 改性粉煤灰对Cd和Pb污染土壤的修复

9. 有机磷系阻燃剂在土壤-植物体系中的环境行为和生态效应

10. 性激素在水-土或沉积物体系中的吸附-解吸

11. 重金属污染土壤热固化修复再利用生态风险和人体健康风险评价方法体系构建

土壤动物及其生态功能

1. 数据库和引物的选择对长白山不同植被土壤线虫群落组成的影响

2. 在微田间实验中施肥和杂草物种丰富度对土壤线虫群落影响

3. 植物资源输入对土壤线虫能量通量的影响受气候和植物资源类型的影响

4. 黑土农田区域和局域尺度蜘蛛、甲虫和蚂蚁的beta多样性分析

5. 纳米银在土壤动物食物链中积累和转移的潜在风险及对N元素传递的影响

6. 蚯蚓在长期免耕土壤中促进了根系来源碳向土壤大团聚体的累积

期刊简介

Soil Ecology Letters(SEL) 由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办,SpringerNature海外发行。报道领域包括:土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。栏目包括但不限于:letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary, SEL digest。

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