不同林分及农田土壤中球囊霉素蛋白组成特征差异研究

摘要 球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)是由丛枝菌根真菌产生的一种不易溶于水的糖蛋白,对GRSP化学结构特征认知的匮乏,很大程度上限制了GRSP的生态学地位及其应用前景。本文选取东北林业大学实验林场5种林分及其毗邻农田为研究对象,通过多种技术手段,来揭示GRSP的特征及其在不同林型和农田中的差异。研究发现GRSP含有O—H和N—H伸缩振动带、C—H伸缩振动带、CO和COO—伸缩振动带、COO—伸缩振动带和C—H 弯曲收缩带、C—O和Si—O—Si伸缩振动带5种官能团。紫外吸收峰位置在225~248 nm之间,OD值在0.9~2.0之间。X射线衍射结果显示GRSP含有石英、蒙脱石、伊利石、斜长石、伊利石蒙脱石混层和未知的a物质及b物质等多种矿物质,相对结晶度均较低,平均晶粒尺寸分别为25.83、17.93、14.50、21.45、28.45、28.10和17.40 nm。此外,通过X光电子能谱发现GRSP含有C1s、Al2p、O1s、Si2p、P2p、Ca2p、K2p、N1s、Fe2p、Mg1s和Na1s 11种元素,平均所占百分比为28.9%、7.0%、43.4%、9.8%、0.4%、1.0%、0.6%、1.4%、2.1%、0.7%和7.8%。GRSP的化学特征在不同林型及农田中也存在着一定的差异,其中官能团差异最大的是蒙古栎和白桦林的C—H伸缩振动带(5.5倍),差异最小的是水曲柳和白桦林的O—H和N—H伸缩振动带(1.3倍),胡桃楸林GRSP的OD值最大。GRSP矿物质种类也有所不同,其中只有水曲柳和蒙古栎林中包含斜长石、伊利石蒙脱石混层、a物质、b物质,其余矿物质在所有林型和农田的GRSP中均有发现。石英的晶粒尺寸差异最大,达到5.2倍,最小的为斜长石仅相差17%。落叶松林中的蒙脱石相对结晶度是水曲柳林的5.1倍,而b物质在水曲柳林和蒙古栎林中的相对结晶度仅相差4%。同样,C1s、O1s、Si2p、N1s和Na1s等元素在所有林型和农田中都可被检测到,其中GRSP各元素在不同林型及农田中的差异在1.1~31.6倍之间。我们的研究结果显示不同植被类型中GRSP组成特征可能具有很大的差异,同时GRSP中含有不同土壤矿物说明土壤组成对GRSP也有一定影响,本文对GRSP的化学结构特征的客观揭示,有助于探索GRSP对农田及森林土壤生态功能影响方面的深层机制