近日，由直播平台 李文均教授团队联合广东省科学院生态环境与土壤研究所孙蔚旻团队、美国肯特州立大学牟晓真团队等完成的研究揭示了温度上升对河流沉积物中木质素分解的影响，以及微生物在这一过程中的关键作用。相关研究成果发表于国际知名期刊《Microbiome》，文章题为“Increased temperature enhances microbial-mediated lignin decomposition in river sediment”。

木质素是地球上最丰富的难降解有机碳之一，主要来源于陆生植物细胞壁。它在河流生态系统中扮演着重要角色，是河流碳库的重要组成部分。然而，随着全球变暖导致的河流水温上升，木质素的分解过程可能受到显著影响。这一变化不仅关系到河流生态系统的稳定性，还可能对全球碳循环产生影响。

在这项研究中，研究人员采用了稳定同位素探针（SIP）技术，结合宏基因组学、宏转录组学和16S rRNA基因扩增子测序等多种先进手段，分析了不同温度条件下河流沉积物中木质素的分解过程。研究发现，随着温度的升高，沉积物的呼吸作用（总CO₂排放量）显著增加，木质素/香草醛分解产生的CO₂排放量也大幅上升（图1）。这表明温度上升不仅加速了木质素的分解，还增强了微生物对其他有机碳的分解能力。

图1 温度对木质素/香兰素分解的影响

研究团队进一步揭示了木质素分解的关键微生物类群。结果显示，伯克霍尔德菌目（Burkholderiales）、鞘氨醇单胞菌目（Sphingomonadales）和假单胞菌目（Pseudomonadales）是主要的潜在木质素分解者（图2）。这些微生物在高温条件下的丰度和活性显著增加，表明它们对温度变化具有高度敏感性。此外，研究还发现，温度上升显著改变了木质素分解途径的活性。例如，β-芳基醚片段和4,5-PDOG途径的活性随着温度升高而增强，而双酚片段和丁香基木质素片段的分解途径则受到抑制（图3）。

该研究的通讯作者之一、直播平台 的李文均教授指出：“我们的研究结果表明，全球变暖可能会通过影响微生物群落的结构和功能，加速河流沉积物中难降解有机碳的分解。这一发现不仅对理解河流碳库的动态变化具有重要意义，还为预测全球变暖对碳循环的影响提供了新的理论依据。”

图3 温度升高对河流沉积物木质素分解和碳循环的影响示意图

此外，研究还发现，温度上升对其他碳分解相关基因的转录丰度也产生了显著影响。例如，与淀粉分解相关的pulA基因和与半纤维素分解相关的xyla基因的转录丰度随着温度升高而增加。这表明温度上升可能对河流沉积物中的多种有机碳分解过程产生广泛影响。

这一研究成果不仅为理解全球变暖与河流碳循环之间的反馈机制提供了重要理论依据，还为造纸工业中木质素的利用提供了新的视角，通过引入高效的木质素分解微生物或酶系统，可以提高木质素的利用率，减少废弃物排放。

直播平台 李文均教授和生态学院王攀登特聘副研究员（现为深圳大学医学部助理教授）为本文共同通讯作者，原直播平台 博士后（现为南方海洋科学与工程实验室(广州)的副研究员）李佳岭为本文第一作者，广东省科学院生态环境与土壤研究所孙蔚旻研究员，直播平台 环境科学与工程学院曹英杰教授，直播平台 海洋科学学院吴加学教授，美国肯特州立大学牟晓真教授，直播平台 硕博士研究生段丽、罗晓晴、彭子淇、邓绮琪等为该文的共同作者，该研究得到了国家自然科学基金(Nos. 32200090, 32400095)、广东省科技计划项目(2022B0202110001)、广东省基础与应用基础研究基金（No. 2023A151501227, 2025A1515010895)等项目的支持。

论文链接：//doi.org/10.1186/s40168-025-02076-z