稻田土壤温度的升高改变了厌氧食物网与甲烷（CH4）生成过程中Q10系数之间的关系

《Molecular Ecology》：Temperature Increase in Paddy Soils Remodels the Relationship Between the Anaerobic Food Web and the Q10 of CH4 Production

　　水稻田甲烷排放温度敏感性机制研究。通过定量PCR、测序及基因组学分析，探讨低（4-9℃）与高（14-16℃）年均温土壤中甲烷生成网络动态及Q10关联性。发现低MAT土壤Q10更高，高温显著改变高MAT土壤甲烷生产微生物群落，甲烷合成基因与Q10负相关（水解酶相关），而发酵相关基因呈正相关。揭示了温度依赖的甲烷途径重构及资源利用策略。

　　

摘要

水稻田是全球人为甲烷（CH₄）排放的主要来源，甲烷产生的温度敏感性（Q10）在预测未来气候情景下的排放量中起着关键作用。然而，Q10、水稻田土壤中的微生物组以及年平均温度（MAT）之间的机制联系仍不甚明确。为了解决这一空白，我们采用了定量PCR、扩增子测序、基因组解析的宏基因组学和宏转录组学方法，研究了在低年平均温度（L_MAT，4°C–9°C）和高年平均温度（H_MAT，14°C–16°C）土壤中甲烷产生的动态以及产甲烷微生物群的响应。研究结果表明，L_MAT土壤中的甲烷产生具有更高的Q10值，而升温对H_MAT土壤中的产甲烷微生物群的影响更为显著。值得注意的是，我们发现Q10与编码糖苷水解酶、碳水化合物结合模块、多糖裂解酶相关碳水化合物活性酶（CAZymes）、氢营养型甲烷生成以及微生物组平均基因组大小（AGS）的基因的宏基因组丰度之间存在负相关关系。相反，编码辅助活性CAZymes的基因以及与乙酸代谢和发酵相关的基因与Q10呈正相关。与乙酸分解型和氢营养型甲烷生成相关的基因在L_MAT土壤中对升温的响应性低于H_MAT土壤。此外，升温导致两种平均温度条件下与甲基营养型甲烷生成相关的基因和转录本丰度均显著下降。这些发现为了解水稻田土壤中产甲烷途径和资源利用策略的温度依赖性重构提供了新的见解，对预测气候变化下的甲烷排放具有重要意义。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。