森林生態(tài)系統(tǒng)對全球碳固定起著重要的作用，評估森林生態(tài)系統(tǒng)的健康和潛力至關(guān)重要。土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能能夠反映土壤營養(yǎng)物的周轉(zhuǎn)和維持以及植被多樣性，進而可以用來評估森林生態(tài)系統(tǒng)植被生產(chǎn)力。在陸生生態(tài)系統(tǒng)特別是森林生態(tài)系統(tǒng)里，磷素普遍呈現(xiàn)出缺乏的現(xiàn)象，且在夏季尤甚。森林土壤中磷素主要來自于含有機磷動植物殘體的降解。在原核生物中保守的phoD基因可以用來評估有機磷礦化的水平。有文獻表明含phoD基因的稀有種細菌對有機磷的礦化起著重要的作用，然而含phoD基因的稀有種和豐富種細菌是否能夠影響生態(tài)系統(tǒng)的更多功能，如以碳氮磷元素含量及酶活表示的生態(tài)系統(tǒng)多功能，這樣的研究鮮有報道。 

　　中國科學(xué)院水生植物與流域生態(tài)重點實驗室、武漢植物園環(huán)境基因組學(xué)學(xué)科組萬文結(jié)副研究員與楊玉義研究員，同中南民族大學(xué)何冬蘭教授開展合作，以湖北神農(nóng)架林區(qū)森林土壤為研究對象，使用Illumina MiSeq技術(shù)確定了含phoD基因細菌的組成和多樣性，使用傳統(tǒng)方法測定了土壤的理化性質(zhì)；運用多種統(tǒng)計學(xué)分析方法以揭示含phoD基因的稀有種和豐富種細菌對環(huán)境的適應(yīng)性和群落構(gòu)建機制。 

　　在先前研究成果的基礎(chǔ)上（Wan et al., 2021. Geoderma），本研究對數(shù)據(jù)進行了再挖掘。研究結(jié)果表明：含phoD基因稀有種細菌的分類學(xué)多樣性較豐富種對生態(tài)系統(tǒng)多功能貢獻更高，而含phoD基因豐富種細菌的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)多樣性較稀有種對生態(tài)系統(tǒng)多功能貢獻更高。稀有種具有更高的環(huán)境位寬，表明稀有種在分類學(xué)水平上具有更強的環(huán)境適應(yīng)性；豐富種具有更強的系統(tǒng)發(fā)育信號，表明豐富種在系統(tǒng)發(fā)育水平上具有更強的環(huán)境適應(yīng)性。稀有種和豐富種的群落構(gòu)建均由隨機過程主導(dǎo)，且土壤溫度扮演著重要的角色以調(diào)節(jié)隨機性和確定性過程之間的平衡。該研究為森林生態(tài)系統(tǒng)里有機磷礦化相關(guān)細菌多樣性的維持以及其對土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能的貢獻提供了新的見解和分析手段，豐富了森林生態(tài)系統(tǒng)里有機磷礦化的相關(guān)知識。 

　　該研究受國家自然科學(xué)基金面上項目、中央高?；A(chǔ)研究經(jīng)費和自然資源部城市土地資源監(jiān)測與模擬重點實驗室開放基金資助，研究成果以“Linking rare and abundant phoD-harboring bacteria with ecosystem multifunctionality in subtropical forests: from community diversity to environmental adaptation”為題，發(fā)表在SCI期刊Science of the Total Environment（中科院1區(qū)，top10%, IF=7.963）雜志上。萬文結(jié)為論文的第一作者，楊玉義為論文的通訊作者。 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148943. 

圖1 神農(nóng)架林區(qū)土壤含phoD基因稀有種和豐富種細菌多樣性特點與維持機制