南京地理所湖泊沉積物中氨氧化微生物類群研究獲進展

　　氮素是影響湖泊營養狀態的關鍵元素之一，氮素的生物地球化學循環在湖泊營養鹽循環中占有重要地位。硝化作用（NH3→NO2-→NO3-）是氮循環過程的關鍵步驟，而氨氧化（NH3→NO2-）是硝化作用的限速步驟。氨氧化微生物是氮循環過程的重要驅動者，其群落結構、豐度和活性等會受到溫度和營養負荷等環境因子的影響，進而會影響生態系統中的氨氧化過程。總體上看，近年來對氨氧化微生物（氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea, AOA）和氨氧化細菌（ammonia-oxidizing bacteria, AOB））群落結構和功能方面的研究主要集中于土壤和海洋環境，相比較而言，淡水湖泊生態系統中氨氧化微生物（特別是AOA）的群落結構、豐度及活性的研究還比較缺乏。

　　中國科學院南京地理與湖泊研究所吳慶龍研究員課題組的曾巾等研究人員通過野外調查試驗結合室內構建微宇宙模擬系統，應用實時熒光定量PCR（RT-QPCR）和構建克隆文庫等分子生物學技術，探索氨氧化微生物在太湖不同湖區沉積物中的分布規律以及環境因子對氨氧化菌群落結構及豐度的影響。

　　研究結果顯示，太湖兩個湖區（梅梁灣和東太湖）所有采樣點中，古菌amoA豐度高于細菌amoA。沉積物pH值、總氮（TN）、氨氮（NH4+-N）和有機質（OM）含量都與AOA和AOB的豐度存在顯著的負相關關系。古菌amoA基因多樣性在東太湖中明顯高于梅梁灣，而兩個湖區中細菌amoA基因的多樣性無明顯差異。

　　通過構建微宇宙模擬系統，分析了不同溫度條件下（15℃，25℃，35℃）表層沉積物中AOA和AOB的豐度和多樣性。研究結果表明：溫度對古菌和細菌amoA基因的豐度和多樣性的影響不同。隨著溫度升高，古菌amoA基因的豐度增加，而細菌amoA基因的豐度降低，這表明AOA更適合在偏高溫的環境中生存，相比較之下AOB更加適應較低溫度的水環境。古菌amoA基因的多樣性與溫度變化沒有明顯的相關關系。在25°C條件下，細菌amoA基因的多樣性最高，而古菌amoA基因的多樣性最低。

　　上述研究得到了國家自然科學基金項目的資助。研究成果發表在Plos one 以及Canadian Journal of Microbiology 等期刊上。