第二届全国土壤修复大会

摘要：群落组装过程是微生物领域关注的重点。在钒污染环境中探究土壤及蚯蚓肠道微生物群落组装的生态学机制，有助于我们了解钒胁迫对微生物多样性和功能产生及维持的影响，从而进一步理解微生物缓解钒胁迫的机理。在本研究中，我们结合宏基因组技术及多度分布模型，探究蚯蚓暴露于梯度钒(0 - 300 mg kg^-1)污染土壤21天后，其肠道及土著微生物群落中物种及功能基因的组装机制。不同钒浓度下微生物物种和功能基因分布模式表明，蚯蚓肠道和土壤中细菌的功能基因存在冗余，这有利于微生物群落缓解钒胁迫。多度分布模型表明，随机性过程在蚯蚓肠道及土壤微生物群落组装中占据主导。功能基因及物种的组装符合“竞争彩票模型”理论，即：微生物群落中功能的形成更加受到确定性过程影响，而物种的组装则更趋向于随机性过程。宏基因组数据分析表明，土壤中偏好拥有多样性更高的钒解毒功能物种及丰度更大的钒解毒功能基因，而蚯蚓肠道中则拥有丰度更大的钒解毒功能物种。这一结论不仅证明了蚯蚓肠道及土壤中微生物功能基因和物种的解耦关系，也表明蚯蚓肠道及土壤微生物在应对钒胁迫时会采取不同策略。同样，这种不同应对策略也被两种生境下钒解毒功能物种的生态位宽度差异所证明。与蚯蚓肠道不同，土壤中钒解毒功能物种的生态位宽度较大，表明其在代谢过程中的通才能力。本研究结果从细菌物种和功能两方面为了解土壤钒胁迫对蚯蚓肠道和土壤微生物组装的影响提供了新思路。
关键词：钒、蚯蚓、土壤、物种、功能基因、群落组装