土壤磷脂脂肪酸是活體微生物細胞膜的重要組成成分，也是研究微生物群落結構變化的重要生物標志物。因此，土壤中的磷脂脂肪酸圖譜可用于監測微生物群落組成及其與養分有效性的關系，并可用于分析土壤、水環境和廢棄物中各種環境脅迫下的微生物群落組成及功能變化。然而現有液相色譜-質譜磷脂脂肪酸分析方法存在關鍵磷脂離子化效率低，基質抑制效應明顯等不足導致難以全面的分析磷脂脂肪酸圖譜，氣相色譜-質譜方法具有脂肪酸甲酯分離能力強，重現性好，靈敏度高，基質效應低等優勢，但也存在前處理耗時、使用對環境不友好的均相酸/堿催化劑、易受雜質影響等缺陷。

為此，土壤生物過程研究團隊以浙江慈溪千年時間序列水稻土土壤為模型生態系統，建立了一種熱裂解輔助轉酯的前處理技術結合氣相色譜-質譜方法，能快速、準確、穩定且綠色的分析土壤中的磷脂脂肪酸圖譜。該方法將可重復利用，高效、穩定的硅藻土多孔材料應用于磷脂脂肪酸的原位熱裂解輔助轉酯，從轉化過程、機理及應用上進行了系統性的優化與研究。相關研究成果近期以“Pyrolysis-assisted transesterification for accurate quantification of phospholipid fatty acids: Application to microbial community analysis in 1000-years paddy soil chronosequence”為題發表在國際農林科學類一區期刊《Geoderma》（IF=6.114）。

研究結果表明：（1）以硅藻土為非催化材料，在反應溫度370°C、反應時間8 min、甲醇濃度0.2 mL的條件下，熱解輔助酯轉酯反應能有效地將磷脂轉化為脂肪酸甲酯，且不會引起脂肪酸的熱裂解斷裂；（2）熱解輔助酯轉酯反應具有高強度耐水與有機雜質的能力，表現出較好的線性、重復性與重現性；（3）多孔材料硅藻土能通過加熱多次重復使用，且表現出較好的轉酯化效率；（4）方法應用于千年時間序列水稻土土壤，表明海洋沉積物向農田轉化過程中微生物群落生物量持續增加。除土壤理化性質外，氮素循環代謝關鍵酶對土壤微生物組成及功能也起關鍵的驅動作用。

圖1熱裂解輔助轉酯機理及應用于千年時間序列水稻土分析

圖2千年時間序列水稻土微生物群落分析及其與土壤理化性質、土壤酶的冗余分析

第一作者：蔡凱（2019級博士生）

通訊作者：蔣先軍教授

通訊單位：西南大學

論文DOI：10.1016/j.geoderma.2021.115504

論文全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115504

（土壤生物過程研究團隊 供稿）