近日，我校农业微生物学国家重点实验室、资源与环境学院土壤生物化学与环境健康团队在地球科学领域国际著名刊物Geochimica et Cosmochimica Acta上在线发表题为“Selective retention of extracellular polymeric substances induced by adsorption to and coprecipitation with ferrihydrite”的研究论文，系统性探究了土壤细菌胞外聚合物（EPS）如何与铁氧化物相互作用及其选择性保留行为，为了解自然环境中微生物衍生有机质的命运及其与铁循环之间的耦合提供了新见解。
土壤固碳功能的提升是保障粮食安全、维持生物多样性、保育土壤健康的关键，也是响应国际“碳中和”发展战略、应对全球气候变化危机的必由之路。近年来，学术界对土壤碳固定过程中微生物合成代谢的作用逐渐达成了共识，即微生物残体和代谢产物可能贡献了持久性土壤碳库的主要部分。胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）是土壤微生物生长和代谢过程中释放的高度水合的生物聚合物，是包含多糖、蛋白质、DNA和脂类等生物大分子的微生物衍生有机质。在土壤环境中，有机质通常与铁（氢）氧化物结合在一起，通过吸附和共沉淀两种途径形成铁氧化物-有机质复合体，从而抵抗微生物降解并最终贡献于土壤有机碳库。然而，这两种途径对EPS组分保留是否具有选择性及分子机制尚不清楚。
本研究系统探讨了EPS-水铁矿复合体不同形成途径（吸附与共沉淀）对EPS组分保留的影响机制。发现EPS-C/N/P元素在吸附和共沉淀过程中不成比例的保留，吸附过程对EPS元素的选择性分馏效应大于共沉淀过程；通过荧光标记显微成像，观察到EPS中蛋白类组分相对富集于吸附复合物表面，而多糖类组分累积于共沉淀物表面；进一步借助先进光谱学技术，解析EPS-C形态的化学分馏行为，发现吸附过程选择性保留含羧基/酰胺碳的组分，而共沉淀过程相对富集含烷基碳和氧烷基碳的组分；基于二维相关红外光谱，阐明EPS官能团在不同形成途径中的结合优先顺序。研究结果揭示了EPS与土壤矿物识别机制，为理解自然环境中铁-碳耦合调控有机质反应活性和循环提供了重要的理论支撑。
土壤矿物诱导EPS选择性保留的科学问题及厘清策略
我校农业微生物学国家重点实验室、资源与环境学院博士生张铭为论文第一作者，蔡鹏教授为通讯作者，英国利兹大学Caroline L. Peacock教授、肖可青博士后，华中农业大学渠晨晨博士后、吴一超副研究员、黄巧云教授参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金、牛顿高级学者基金、国家重点研发计划、以及华中农业大学自主创新基金等项目的支持。
审核人：蔡鹏