蚯蚓表皮黏液代谢物对土壤碳循环的影响OA

蚯蚓表皮黏液作为一种重要的生物分泌物,其在调节土壤碳循环中的潜在作用尚未被充分认识。本研究依托连续14年的红壤长期定位试验,通过添加两种不同栖型蚯蚓(表栖蚯蚓与内栖蚯蚓),系统分析了蚯蚓表皮黏液的代谢物组成及其生态功能,并结合宏基因组学与黏液添加试验,探讨了黏液对土壤碳代谢相关酶表达与功能基因组成的影响及其机制。研究发现:①不同栖型蚯蚓黏液的代谢物种类基本一致,但丰度存在显著差异,表栖蚯蚓黏液富含有机酸及其衍生物、脂质及有机杂环化合物,而内栖蚯蚓黏液中有机酸及其衍生物的比例更高;代谢通路富集分析显示,两种栖型蚯蚓在多种次生代谢产物生物合成途径中存在差异化富集特征(P<0.05)。②宏基因组分析表明,蚯蚓添加显著提升了土壤丙酮酸激酶、苹果酸合成酶、磷酸丝氨酸转氨酶等关键酶的丰度,其中部分酶表达量提升幅度超过8%。③蚯蚓表皮黏液富含氨基酸及植物次生代谢产物,显著增强了土壤β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶的活性(P<0.05),进而提高了土壤中有机碳的积累与转化能力。综上,蚯蚓表皮黏液可通过调控碳代谢关键酶表达,介导蚯蚓与土壤之间的生物化学互作过程。本研究结果为深入理解蚯蚓在红壤生物培肥与固碳过程中的作用机制提供了新的理论支撑。