泥炭地作為全球重要的碳匯，在調節氣候變化中扮演著關鍵角色。其獨特的生態系統功能主要依賴于優勢物種泥炭蘚（Sphagnum spp.）及其共生的微生物群落。這些微生物通過固氮作用為貧營養的泥炭地補充氮源，并通過甲烷氧化作用將溫室氣體甲烷（CH?）轉化為CO?，從而支撐泥炭蘚的生長和碳固定能力。然而，工業化和農業活動的加劇導致全球大氣氮沉降量顯著增加，在氮限制的生態系統中，過量的氮輸入可能打破原有的生物地球化學循環平衡，進而影響宿主植物與微生物的共生關系及生態系統功能。盡管已有研究表明氮沉降可能通過促進泥炭蘚生物量增加而增強碳匯潛力，但其對微生物群落結構及功能的調控機制仍不明確。

基于此，中國科學院成都生物研究所陳槐研究團隊以中國亞高山泥炭地的優勢種大泥炭蘚為對象，通過野外原位多梯度氮沉降模擬實驗，采用16S rRNA和nifH功能基因測序結合穩定同位素標記（1?N?和13CH?）實驗，系統解析氮沉降對其微生物組多樣性、群落組成及關鍵代謝功能（固氮與甲烷氧化）的影響。研究結果表明：Ⅰ）氮沉降顯著增強泥炭蘚內生微生物組的甲烷氧化活性，但抑制固氮活性，其中甲基桿菌屬（Methylobacterium）與甲基胞菌屬（Methylocella）是驅動甲烷代謝的關鍵功能類群。Ⅱ）氮沉降顯著提升微生物α多樣性，群落構建以確定性過程主導，種間競爭加劇并形成復雜生態網絡；高氮處理下Cyanobacteria豐度銳減，導致固氮功能受限。Ⅲ）隨著氮沉降的持續，微生物群落的響應會趨于穩定，但長期的氮沉降可能會導致微生物功能冗余的減少，從而對生態系統的長期穩定性和可持續性產生潛在威脅。綜上，本研究將為預測氮沉降背景下泥炭地生態功能演變及制定保護策略提供科學依據。

圖1固氮和甲烷氧化速率隨氮沉降的變化。

圖2氮添加對泥炭蘚共生微生物和固氮微生物群落的影響。

圖3基于泥炭蘚菌群的隨機森林模型預測氮沉降處理下的核心微生物。

上述研究結果于2025年3月以“Endophytic microbiome of Sphagnum palustre as indicators of ecosystem response to nitrogen depositionn”為題，在線發表于國際TOP期刊Environmental Technology & Innovation上。成都生物研究所在讀博士研究生楊小寒為第一作者，薛丹青年副研究員為通訊作者，陳槐研究員全程指導了該研究。本研究得到了中科院全球共性挑戰專項、中科院青年創新促進會項目和研究所自主部署項目的聯合資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.eti.2025.104122