纽约伊萨卡——康奈尔大学的研究人员开发了一种创新技术，可以跟踪微生物，并了解它们处理土壤碳的各种方式，这些发现增加了我们对细菌如何促进全球碳循环的知识。

这一点很重要，因为众所周知，土壤细菌很难研究，尽管它们是我们生物圈健康的关键。它们将植物生物量转化为土壤有机质，而土壤有机质是土壤肥力的基础，其含碳量是大气的三倍。通过这种方式，细菌控制了最终进入大气或储存在土壤中的碳量，每年土壤微生物处理的碳量大约是所有人为排放总量的六倍。

提高我们对细菌在碳循环中所起作用的认识，最终将有助于气候模型建立者做出更准确的预测。

,“Multi-Substrate DNA稳定同位素调查揭示了行会细菌调节土壤碳循环的结构,“11月19日发表在《美国国家科学院学报》上。

巴克利实验室的博士生塞缪尔·巴内特(Samuel Barnett)是这篇论文的第一作者。

“我们想要使用此信息来研究生物体本身他们在做什么,他们为什么这么做,”巴克利说。

巴克利说，在预测碳循环和气候变化的计算机模型中，最大的不确定性之一是，人们对土壤细菌如何运作和影响土壤中的碳知之甚少。

他说:“通过了解微生物在做什么，我们希望更好地预测未来碳循环中会发生什么，然后就如何管理我们的土壤做出更好的决定。”

土壤微生物很小，很难在地面上观察到，所以科学家们对它们在实验室中生长的需求了解得不够，这反过来又使它们几乎不可能被研究。

在这篇论文中，巴克利和他的同事使用稳定同位素和高通量DNA测序来识别不同种类的细菌，并跟踪每一种细菌是如何消耗碳的。

巴克利说:“这种方法使我们能够识别同位素标记的DNA，并找出哪种微生物吃了每种不同类型的碳。”他将这种方法比作标记美元钞票，在一个城市中释放它们，然后跟踪它们在经济中的移动。

他们发现微生物有不同的吸收碳的策略。快速生长、吞噬和死亡的微生物以含有容易获取的碳的植物物质为食，比如糖。与此同时，其他细菌擅长于更难分解和吸收的碳。这些微生物生长和消耗材料的速度更慢，专业化程度更高，效率更高。在这项研究中，研究人员将这些类型的细菌分类为“行会”，即以相同方式获取食物或碳的生物体群体。

巴克利说:“我们了解得越多，就越能更好地预测土壤中碳的变化。”

在未来的工作中，该团队还调查了一些行会是否喜欢不同的栖息地，如森林或农田，以及土壤pH值对微生物群落的影响。

这项研究是由美国能源部资助的。

杂志

美国国家科学院院刊

DOI

10.1073 / pnas.2115292118