東北地理所在黑土氨氧化微生物生態(tài)位分異研究中取得進(jìn)展
氨氧化古菌（AOA）、氨氧化細(xì)菌（AOB）和全程氨氧化細(xì)菌（Comammox）共同參與了土壤中的氨氧化過(guò)程，但三類(lèi)氨氧化微生物在不同生態(tài)條件下群落結(jié)構(gòu)組成變化及對(duì)土壤的硝化作用貢獻(xiàn)程度存在生態(tài)位分異的現(xiàn)象。通常認(rèn)為土壤pH和NH3濃度是驅(qū)動(dòng)三類(lèi)氨氧化微生物生態(tài)位分異的主導(dǎo)因素，但它們對(duì)東北黑土農(nóng)田氨氧化微生物分異的驅(qū)動(dòng)機(jī)制尚不清楚。
為此，東北地理所農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組研究人員利用13CO2－DNA穩(wěn)定性同位素標(biāo)記探針技術(shù)（13CO2－DNA－SIP）結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)，揭示出不同pH和NH3濃度處理下典型農(nóng)田黑土中活性氨氧化微生物的種類(lèi)和系統(tǒng)發(fā)育類(lèi)群。研究發(fā)現(xiàn)，AOA主導(dǎo)酸性土壤的硝化過(guò)程，而AOA、AOB和Comammox Clade A共同參與了中性土壤的硝化過(guò)程。此外，在中性土壤中，AOB的硝化貢獻(xiàn)隨著底物銨離子濃度的增加而升高。構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)顯示，在酸性低氮、酸性高氮和中性土壤中參與氨氧化的AOA分別隸屬于Nitrososphaera subcluster 1.1、Nitrososphaera subcluster sister 2和Nitrososphaera subcluster sister 1.1。在中性土壤中，參與氨氧化的AOB和Comammox主要隸屬于Nitrosospira cluster 9和Clade A．2。本研究結(jié)果為認(rèn)知東北黑土中三類(lèi)自養(yǎng)氨氧化微生物的生態(tài)位分異提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)黑土氮素生物地球化學(xué)循環(huán)的管理具有重要意義。
研究成果近期在線發(fā)表于農(nóng)林科學(xué)國(guó)際期刊《Biology and Fertility of Soils》上。東北地理所農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組畢業(yè)博士白鑫和胡曉婧副研究員為論文共同第一作者，王光華研究員為通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（41977202）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（XDA28020201）和中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作項(xiàng)目（131323KYSB20210004）的資助。
圖1 微宇宙培養(yǎng)后，AOA、AOB、comammox Clade A和comammox Clade B amoA基因拷貝數(shù)在浮力密度梯度上的定量分布
圖2 基于amoA基因13C標(biāo)記的重層DNA中AOA（a）、AOB（b）和comammox Clade A（c）的氨基酸序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)
論文信息：
Bai Xin，Hu Xiaojing，Liu Junjie，Yu Zhenhua，Jin Jian，Liu Xiaobing，Wang Guanghua＊． Canonical ammonia oxidizers and comammox Clade A play active roles in nitrification in a black soil at different pH and ammonium concentrations． Biology and Fertility of Soils，2024，doi．org／10.1007／s00374－024－01812－1．
論文鏈接：https：／／doi．org／10.1007／s00374－024－01812－1
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