旱地土壤反硝化厌氧甲烷氧化菌的垂向分布特性与活性分析

摘要：

在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体将甲烷氧化的反硝化厌氧甲烷氧化反应(nitrite-dependent anaerobic methane-oxidizing,n-damo)的发现,彻底颠覆了人们对甲烷循环的传统理解.通过分子生物学方法及13C和15N稳定同位素示踪技术,对河北省北澧河附近的旱地农田土壤(0～1 m)中n-damo菌的群落结构、丰度和活性进行了研究,深入探究了n-damo菌的亚硝酸盐底物来源.结果显示,n-damo菌更多存在于旱地浅层土壤中,并且随季节变化分布在不同深度的土壤中.针对其pmoA基因的系统发育分析显示,旱地土壤中n-damo菌的群落结构具有明显的空间异质性,来自土壤0～ 20 cm和40～ 60 cm土层的序列完全分开,处于系统发育树不同分枝.针对其16S rRNA基因的实时荧光定量PCR结果显示,n-damo菌丰度随土壤深度的增加而降低,夏季丰度(1.44× 104～ 1.02× 105 copies·g-1)低于冬季(3.66× 104～ 2.67× 105 copies· g-1).在浅层土壤(0～20 cm)中,硝化反应和反硝化反应共同为n-damo菌提供亚硝酸盐底物来源;而在深层土壤(60～ 80 cm)中,亚硝酸盐底物主要来源于硝化反应.n-damo菌的活性(0.18 nmol· g-1· d-1,以CO2计)只能在夏季表层土壤(0～20 cm)中检测到,其余深度均未检测到其活性.在旱地农田土壤中,反硝化厌氧甲烷氧化菌对农田碳循环的影响可能不大.

关键词：反硝化厌氧甲烷氧化菌、旱地小麦田、丰度、活性

所属期刊栏目：37

分类号：X53(土壤污染及其防治)

资助基金：国家自然科学基金No.41322012,21277156;中国科学院战略性先导科技专项No.XDB15020303;中国科学院青藏高原环境变化与地表过程重点实验室开放基金No.TEL201304;环境模拟与污染控制国家重点联合实验室专项经费项目No.14L01ESPC;中国科学院饮用水科学与技术重点实验室2015年度自由研究课题No.15Z07KLDWST;洪堡奖学金No.1152633;中国科学院青年创新促进会资助项目 Supported by the National Natural Science Foundation of China No.41322012,21277156,the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences No.XDB15020303,the Open Research Fund of Key Laboratory of Tibetan Environmental Changes and Land Surface Processes,Chinese Academy of Sciences No.TEL201304,the Special Fund of State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control No.14L01ESPC,the 2015 Open Research Fund of Key Laboratory of Drinking Water Science and Eco-Environmental Csiences,Chinese Academy of SciencesNo.15Z07KLDWST,the Humboldt Research FellowshipNo.1152633 and the Program of the Youth Innovation Promotion Association CAS

在线出版日期：2017-03-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：703-711