增温对土壤丰富和稀有微生物的差异性影响

全球变暖深刻影响土壤微生物分布,目前的研究多关注丰富类群,对稀有物种关注较少。将稻田土壤置于5、15、25和35℃4个温度下培养96 h,采用高通量测序技术对土壤16S rDNA进行测序分析。研究表明,稀有类群的alpha和beta多样性均高于丰富类群。随温度升高,稀有类群的Chao1指数显著降低,而丰富类群的Pielou和Shannon指数降低更为明显。PCA分析表明,丰富类群和稀有类群均对温度表现出明显响应,且响应方式一致,但丰富类群更为敏感。另丰富类群PCA图与总细菌群落高度一致,表明丰富类群主导微生物群落结构。生态网络图中,丰富类群的度和中介中心性始终高于稀有类群,主导网络的复杂性。网络中的关键微生物既有丰富类群也有稀有类群,说明部分稀有类群在微生物群落构建同样起重要作用。     

氧化亚氮还原酶基因nosZⅡ及与环境的关系研究进展

温室效应在全球范围内日趋严重.其中氧化亚氮(N2O)作为最重要的温室气体之一,增温潜能是二氧化碳(CO2)的298倍,且其浓度仍呈逐年上升趋势.氧化亚氮还原酶(N2OR)能将N_2O还原成氮气(N_2),而nosZ基因是编码N_2OR的唯一基因.除了熟知的nosZⅠ基因外,新发现的分支nosZⅡ基因也能编码N_2OR.在国内外研究基础上本文总结nosZⅡ基因的基本概况,分析其与nosZⅠ的主要区别,阐述其相关反应机制,并归纳不同环境因素对nosZⅡ基因表达的影响.研究表明,nosZⅡ主要存在于ε-变形细菌、拟杆菌、产水菌中,含nosZⅡ的微生物中有部分种群缺乏nirS和nirK基因,且该类微生物在还原N_2O功能上具有较大潜能.影响含nosZⅡ微生物的丰度和种群结构的环境因子较多,主要包括土壤结构、土壤pH值、土壤C/N、温度、湖泊物理梯度等,其中pH值和C/N可能是主要的影响因素.随着分子生物技术手段的进步,对含nosZⅡ微生物的生态功能的探索已取得了重要进展,但还需进一步深入.今后还需对含nosZⅡ的微生物群落结构特征、微生物丰度和多样性影响因素以及对具有较强还原N_2O能力的含nosZⅡ菌株进行更深入的研究,为降低N_2O排放、有效减控温室气体提供理论依据.     

淹水水稻土消耗N2O能力及机制

大量研究表明淹水厌氧状态下的水稻田等湿地生态系统中N₂O负排放量巨大,对缓解大气温室气体效应有重要意义,但水稻土壤对大气N₂O的吸收消耗潜力以及调控潜力发挥的微生物机制却鲜见报道.本实验以表层渍水水稻土壤（0~5 cm）为研究对象,通过室内厌氧培养手段,分析环境N₂O浓度的提高对土壤N₂O消耗能力的影响以及nosZ基因丰度的变化规律.结果表明,淹水厌氧状态下的水稻土壤中nosZ基因绝对丰度（以干土计）在DNA水平上达到10⁸ copies·g^-1,具有很强的N₂O转化还原潜力.回归分析结果显示环境N₂O浓度与土壤N₂O消耗速率显著线性正相关（r²=1,P<0.001）,土壤N₂O消耗能力可被高浓度的环境N₂O极大程度激发,达到4567.99 μg·（m²·h）^-1.与此同时较高水平的nosZ基因丰度在不同浓度N₂O处理间无显著差异,说明DNA水平上的nosZ基因丰度可能已经不是限制N₂O还原的关键因子,微生物调控因子需进一步探索.