不同生境下完全氨氧化细菌的丰度、群落结构及其影响因素研究

来源 :沈阳师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sollovewj
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硝化作用是自然界中连接氧化态和还原态无机氮库的唯一生物学过程,硝化微生物在维持全球氮素平衡中起着关键作用。完全氨氧化过程(complete ammonia oxidation,comammox)的发现使研究者们对氮循环,尤其是硝化过程有了新的认识。完全氨氧化细菌作为自养型硝化微生物,参与硝化过程输出的硝态氮可为反硝化作用提供底物,因此了解完全氨氧化过程对环境氮循环有重要意义。本研究选取广东和东北垂向稻田土壤(01 m)、青藏高原表层土壤(010 cm)和巢湖冬夏季表层(010 cm)沉积物样品,运用高通量测序、实时定量PCR等分子生物学技术对comammox细菌的丰度和群落结构进行研究。得到以下结果:(1)在稻田样品comammox细菌的绝对丰度为1.76×1041.18×107copies·g-1,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的绝对丰度为1.26×1041.41×108 copies·g-1,氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)的绝对丰度为6.63×1051.21×107 copies·g-1,且所有样品的comammox细菌的丰度均显着低于AOB。青藏高原表层土壤样品中comammox的绝对丰度为1.04×1061.46×107 copies·g-1,AOA的绝对丰度为1.32×1056.92×108 copies·g-1,AOB的绝对丰度为4.82×1051.36×108 copies·g-1。在巢湖表层沉积物中comammox细菌的绝对丰度为5.20×1064.06×107copies·g-1;氨氧化古菌的丰度为5.39×1051.60×107 copies·g-1;氨氧化细菌的丰度为6.16×1054.30×106copies·g-1。在巢湖表层沉积物样品中comammox细菌的绝对丰度显著高于氨氧化古菌和氨氧化细菌。(2)多样性分析表明:冬季巢湖表层沉积物中的comammox细菌的物种多样性大于夏季。其中Candidatus Nitrospira nitrificans、Candidatus Nitrospira nitrosa和Candidatus Nitrospira inopinata的相对丰度最高占比分别为78.72%、49.80%和6.28%,且夏季样点中Candidatus Nitrospira inopinata的相对丰度显著高于冬季样点。群落结构分析表明:广东表层土壤样品以Ca.N.inopinata为主,占比为74.82%;亚表层和深层土壤样品则以Ca.N.nitrificans为主,最高相对丰度为99.21%。东北各样点的群落组成没有差异,以Ca.N.nitrificans和Ca.N.nitrosa为主,其中在DB10(90-100 cm)样点Ca.N.nitrificans的相对丰度最高占比为57.93%,在DB9(80-90 cm)样点Ca.N.nitrosa的相对丰度最高占比为73.97%。在青藏高原表层土壤中,comammox细菌的组成以Ca.N.nitrificans为主,RWMT(然乌麦田)样点Ca.N.nitrificans的相对丰度占比最高为99.87%。(3)主成分分析(Principle Coordinate Analysis,PcoA)结果表明,comammox细菌的群落结构具有明显的空间和时间异质性。(4)理化因子中,NH4+和pH是影响comammox细菌丰度重要的因素。(5)分子生态网络分析表明:Ca.N.nitrificans与其他种属连接最紧密,是网络图中的关键菌属。
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