Page 172 - 《广西植物》2025年第10期
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１ ９ ０ ２ 广 西 植 物 ４５ 卷
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ￣ａｃｔｉｖｅ ｅｎｚｙｍｅｓ (ＣＡＺｙｍｅｓ) ｔｈａｔ ｄｅｇｒａｄｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｒｏｍ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｓｏｕｒｃｅｓ (ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ) ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
ｏｆ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔｓ ａｆｔｅｒ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｔｒａｎｆｏｒｍｅｄ ｉｎｔｏ ｂｒｏａｄ￣ｌｅａｖｅｄ ｏｒ ｍｉｘｅｄ ｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓ￣ｂｒｏａｄ￣
ｌｅａｖｅｄ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ ｍｅｔａｇｅｎｏｍｉｃ ｄａｔａ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈｓ (０－２０ ｃｍꎬ ２０－４０ ｃｍꎬ ４０－６０ ｃｍ) ｏｆ Ｐｉｎｕｓ
ｍａｓｓｏｎｉａｎａ ｆｏｒｅｓｔꎬ Ｅｒｙｔｈｒｏｐｈｌｅｕｍ ｆｏｒｄｉｉ ｆｏｒｅｓｔ ａｎｄ Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ × Ｅｒｙｔｈｒｏｐｈｌｅｕｍ ｆｏｒｄｉｉ ｍｉｘｅｄ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｕｔｈ
ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ Ｃｈｉｎａ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｇｅｎｅ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｏｆ
ＣＡＺｙｍｅｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔａｎｄｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈｓ ｗａｓ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ. Ｍｅａｎｗｈｉｌｅꎬ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: ( １) Ａｆｔｅｒ ｆｏｒｅｓｔ
ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｏｆ ＣＡＺｙｍｅｓ ( ＧＨ１１６ꎬ ＧＨ１１５ꎬ ａｎｄ ＡＡ５) ｔｈａｔ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｐｌａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗａｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｗａｓ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ (ＳＯＣ)ꎬ Ｃ/ Ｎ ｒａｔｉｏꎬ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ
ｃａｒｂｏｎ (ＭＢＣ) ｃｏｎｔｅｎｔ. (２) Ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｏｆ ＧＨ１０２ ａｎｄ ＧＨ２５ ｇｅｎｅｓ ｉｎ Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ × Ｅｒｙｔｈｒｏｐｈｌｅｕｍ
ｆｏｒｄｉｉ ｍｉｘｅｄ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｄｅｇｒａｄｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｍｉｘｅｄ ｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓ￣ｂｒｏａｄ￣ｌｅａｖｅｄ
ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔｗｏ ｓｔａｎｄｓ. Ｔｈｅ ｇｅｎｅ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｏｆ ＣＡＺｙｍｅｓ ｔｈａｔ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｐｌａｎｔ ａｎｄ
ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｓｏｉｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｎｄｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈꎬ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔ. (３) Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｎｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｓｔａｇｅꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ
ｍｉｃｒｏｂｉａｌ￣ｄｅｒｉｖｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｔｏ ＳＯＣ ｍａｙ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｅｘｃｅｅｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｐｌａｎｔ￣ｄｅｒｉｖｅｄ ｃａｒｂｏｎꎬ ｗｉｔｈ ｂａｃｔｅｒｉａｌ￣ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｓｔ. Ｏｖｅｒａｌｌꎬ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＺｙｍｅｓ ｇｅｎｅｓ ｉｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔ. Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｐｕｒｅ
ｓｔａｎｄｓꎬ Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ × Ｅｒｙｔｈｒｏｐｈｌｅｕｍ ｆｏｒｄｉｉ ｍｉｘｅｄ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｏｆ
ＧＨ１０２ ａｎｄ ＧＨ２５ꎬ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｈｉｇｈｅｒ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ. Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｖｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｇｕｉｄｉｎｇ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｉｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ￣ａｃｔｉｖｅ ｅｎｚｙｍｅｓ (ＣＡＺｙｍｅｓ)ꎬ ｍｅｔａｇｅｎｏｍｉｃ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇꎬ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅꎬ ｍｉｘｅｄ ｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓ￣
ｂｒｏａｄ￣ｌｅａｖｅｄ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎꎬ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ
碳水化合物是自然界广泛存在的重要有机物ꎬ 首要任务ꎮ 随着高通量测序技术飞速发展ꎬ基于
也是生物体的主要能量来源(Ｕｐａｄｈｙａｙａ ＆ Ｄｕｂｂｕꎬ 宏基因组学分析碳水化合物降解等方面的研究日
２０２４)ꎬ依其复杂度可分为单糖、双糖、寡糖及多糖 渐成熟ꎬ通过对碳水化合物活性酶( ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ￣
(Ｄｅｄｈｉａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎬ这些碳水化合物及其衍生物 ａｃｔｉｖｅ ｅｎｚｙｍｅｓꎬ ＣＡＺｙｍｅｓ) 注释能够解析微生物碳
共同构成全球碳库(Ｚａｈｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 土壤是一 代谢过程ꎬ为碳资源利用及碳减排方案的实施提
个巨 大 的 陆 地 碳 库ꎬ 土 壤 有 机 碳 ( ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ 供理 论 支 撑 ( 刘 洋 荧 等ꎬ ２０１７ )ꎮ 目 前ꎬ 有 关
ｃａｒｂｏｎꎬＳＯＣ)储存量最多ꎬ对全球生态系统至关重 ＣＡＺｙｍｅｓ 基因的研究已逐渐成为科研热点ꎮ 孙翠
要(郑发辉等ꎬ２０２４)ꎮ 土壤 ＳＯＣ 源自植物凋落物、 慈等(２０２３) 研究发现海洋沉积物 ＣＡＺｙｍｅｓ 基因
根茎沉积物及微生物坏死物质(Ｌｅｈｍａｎｎ ＆ Ｋｌｅｂｅｒꎬ 组成与上层水体有机颗粒的沉降及水深相关ꎻ王
２０１５)ꎬ其中植物生物质主要由纤维素、半纤维素和 倩等(２０２３)研究发现免耕和秋翻处理比常规耕作
木质素组成(Ｃｏｔｒｕｆｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻ Ｌóｐｅｚ￣Ｍｏｎｄéｊａｒ ｅｔ 更能提高 ＣＡＺｙｍｅｓ 基因丰度ꎬ并通过影响土壤理
ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎬ而活微生物的生物量ꎬ如肽聚糖、几丁质 化性质(如 ＳＯＣ、土壤含水量等) 调节其组成以增
等ꎬ构成另一个重要有机碳源(Ｍａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 近 强土壤固碳潜力ꎮ 然而ꎬ当前有关 ＣＡＺｙｍｅｓ 基因
年提出的土壤微生物碳泵( ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃａｒｂｏｎ ｐｕｍｐꎬ 的研究大多集中于海洋和农田ꎬ对人工林不同土
ＭＣＰ)概念强调微生物同化产物在稳定有机碳库中 壤深度的 ＣＡＺｙｍｅｓ 基因分布尚不明确ꎮ
的重要贡献ꎮ 因此ꎬ微生物分解碳水化合物是土壤 在我国森林资源中ꎬ人工林面积逐年扩大ꎬ占
ＳＯＣ 形成的关键ꎬ关乎碳储存与排放ꎬ对碳平衡至 比超原始森林ꎬ面积居世界第一ꎬ这对碳循环至关
关重要(Ｗｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ 重 要 ( 刘 世 荣 等ꎬ ２０１８ )ꎮ 马 尾 松 ( Ｐｉｎｕｓ
气候变暖是人类当前面临的严峻挑战之一ꎮ ｍａｓｓｏｎｉａｎａꎬＰＭ) 是南亚热带常见针叶造林树种ꎬ
减排增汇是减缓气候变化、实现长期“ 碳中和” 的 适应性强、生长迅速ꎬ具有较强的碳汇能力ꎬ尤其
