土壤微生物共同生活在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，形成生態(tài)簇，彼此強(qiáng)烈共存。這些生態(tài)簇中的類群是重要的生態(tài)單元，具有共同的環(huán)境偏好。理論上，一個生態(tài)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)高度相連的類群比關(guān)聯(lián)較少的類群能夠支持更高水平的生態(tài)系統(tǒng)功能。已有研究發(fā)現(xiàn)植物群落中核心節(jié)點的相對豐度對生態(tài)系統(tǒng)功能的重要性。然而，微生物群落的核心節(jié)點如何影響土壤生態(tài)功能的研究未見報道。

基于此，中國科學(xué)院南京土壤研究所褚海燕課題組在較大空間尺度下采集了華北平原麥田243個土壤樣品，利用高通量測序、高通量定量PCR技術(shù)分別測定了土壤中的真菌、細(xì)菌群落以及與養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的功能基因的豐度。通過建立土壤微生物類群的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，研究人員發(fā)現(xiàn)微生物網(wǎng)絡(luò)中核心節(jié)點類群的相對豐度與土壤養(yǎng)分循環(huán)功能基因的豐度呈顯著正相關(guān)，包括C固定、C降解、N循環(huán)、P循環(huán)和S循環(huán)等基因。進(jìn)一步，研究人員通過結(jié)構(gòu)方程模型驗證了核心菌群對土壤功能基因的促進(jìn)作用，并揭示了其主控因素。

這項研究表明，在微生物網(wǎng)絡(luò)中被歸類為核心節(jié)點的微生物類群的相對豐度與土壤功能潛力高度相關(guān)。這些核心菌群能夠影響土壤的生態(tài)功能，對于大尺度下理解和管理（通過操縱微生物關(guān)鍵物種）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。

該研究與中科院城市環(huán)境研究所、清華大學(xué)、西班牙相關(guān)研究機(jī)構(gòu)合作完成。研究成果發(fā)表在Environment International上。