荒漠河岸林生态系统中的微生物群落在长期暴露于非生物压力源形成的恶劣栖息地中形成独特的适应策略。然而，干旱胁迫对土壤根际微生物功能和代谢特性的影响尚不清楚。因此，探究干旱胁迫对荒漠河岸林根际微生物养分循环和代谢的调控机制，有利于加深对荒漠河岸森林生态系统的理解，并为养分循环和代谢动力学的功能提供了强有力的支持。

2024年9月10日，我院李文静副教授在环境科学与生态学1区期刊Science of The Total Environment上发表题为“Regulation of drought stress on nutrient cycle and metabolism of rhizosphere microorganisms in desert riparian forest”的研究论文，分析了干旱胁迫对荒漠河岸林根际微生物养分循环和代谢的调控机制。该论文通讯作者为我院吕光辉教授。

该研究利用宏基因组学和代谢组学技术，探讨荒漠河岸林微生物功能循环和差异代谢途径。结果表明，研究区生物地球化学循环以碳、氮循环为主，占碳、氮、磷、硫、铁循环的78.90%。干旱导致土壤固碳增加，碳降解和甲烷代谢减少，反硝化作用减弱，固氮作用降低。干旱会破坏铁的体内平衡，减少铁的吸收。干旱胁迫的差异代谢途径包括类黄酮生物合成、花生四烯酸代谢、类固醇激素生物合成以及淀粉和蔗糖的降解。功能基因的网络分析碳循环与代谢网络存在明显的竞争关系，而铁循环与代谢网络相互促进，优化资源利用。干旱阻碍了代谢过程和功能基因的表达，而根际环境促进了代谢表达和功能基因的表达。根际效应主要通过土壤酶活性间接促进代谢过程。综合多组学分析进一步表明，干旱和根际对土壤功能循环的形成和代谢物的积累起主导作用。

图1  C、N、P、S 和 Fe 循环中功能基因示意图

图2  根际示意图及干旱对初级和次级代谢产物的影响

图3  (a) 生物地球化学循环网络图; (b) 生物地球化学循环网络分析; (c) 网络度中心性（前20）贡献率

该研究为理解荒漠河岸林生境土壤循环和代谢物机制提供了新的思路，并为荒漠生态系统缓解荒漠化和恢复原生植被提供了新的理论依据。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176148