相對于大型動植物和水生微生物，陸生微生物的化學計量學研究相對較少，而在種水平的化學計量學研究更少，主要原因在于生物量的難于獲得。陸生微生物化學計量學特征是否具有典型的地理變異？驅動這些變異的主要環境因素是哪些？陸生微生物化學計量學特征是否遵循高等植物的“限制性元素穩定學說”？這些科學問題吸引了微生物生態學家的廣泛興趣。
中科院武漢植物園系統生態學科組研究團隊以普通念珠藻為研究對象，克服了單個物種單個樣本生物量不足的難題。在區域尺度選擇33個樣點，分別測定大量元素（N, Ca, K, Fe, P）、微量元素（Mn, Zn, Cu, Co, Se）和重金屬（Pb, Cr, As, Cd, Hg）含量，收集調查地理信息、氣候信息、土壤礦質元素含量和大氣干濕沉降礦質元素含量，通過相關和多元回歸分析研究化學計量學特征和不同環境因素的關系，利用化學計量學方法探索土壤微生物的適應機理。
研究結果表明：在15種礦質元素中，5種(P, Cu, Zn, Co, Pb)呈現顯著的地理變異，它們的含量隨著距離赤道距離的增加而增加，隨著距離本初子午線距離的增加而降低。年平均降雨量和年平均氣溫可以解釋所有變異。不同元素的變異系數和它們的實際檢測含量以及生理需求量無顯著相關，說明土壤微生物可能不支持高等植物的“限制性元素的穩定性學說”。研究者推測這種隨著低溫和干旱富集礦質元素的特征可能是土壤微生物適應低溫和干旱的一種新的機理。
研究論文以“Geographical Variability of Mineral Elements and Stability of Restrictive Mineral Elements in Terrestrial Cyanobacteria Across Gradients of Climate, Soil, and Atmospheric Wet Deposition Mineral Concentration”為題發表在國際期刊 Frontiers in Microbiology，王偉波副研究員為論文第一作者，張全發研究員為通訊作者。該研究得到國家自然基金項目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.582655
圖1 普通念珠藻及其礦質元素組成
圖2 模式圖顯示生理作用主導不同礦質的吸收或吸附
