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摘要:为了研究东北典型沼泽湿地 ——三江湿地和扎龙湿地表层土壤中氨氧化微生物的活性和丰度,采用氯酸盐抑制亚硝酸盐氧化菌(Nitrite-oxidizing bacteria,NOB)和氨苄青霉素抑制氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)以及荧光定量PCR的方法,分析了生长季和非生长季氨氧化微生物的活性和丰度的关系.结果表明:在不同类型的湿地土壤中,pH值显著地影响湿地土壤中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)的潜在氨氧化活性(Potential ammonia oxidation activity,PAO)(P<0.01).AOA的丰度值与PAO(AOA+AOB)呈显著正相关(r=0.96,P<0.05),而与PAO(AOA)不存在相关性(P>0.05).三江湿地的毛苔草和小叶章土壤中的PAO(AOA+AOB)、PAO(AOA)、AOA丰度与AOB丰度,并无显著差异.研究表明植被的差异并没有影响土壤中氨氧化微生物的潜在氨氧化活性以及氨氧化微生物的丰度,但在抑制AOB活性之后毛苔草土壤中的PAO出现了显著的下降(P<0.05),表明AOB在毛苔草土壤中的氨氧化过程中发挥着重要作用....
[硕士论文] 谢月
微生物学 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:氨氧化过程作为硝化过程的首要步骤也是关键性的限速步骤,由氨氧化古菌(Ammonia-Oxidizing Archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria, AOB)所共同参与完成。AOA的发现完善了过去人们认为氨氧化过程仅由AOB所独立完成的认识。东北黑土区作为世界上仅有的三大黑土区,湿地类型丰富,湿地作为水生生态系统和陆地生态系统之间的重要过渡区域,具有很强的边缘效应特征,有着重要的研究价值,探究两种同功微生物在不同生境中的种群分布特征具有重要的生态学意义。本文以典型的东北寒温带沼泽湿地—酸性土壤的三江湿地和弱碱性土壤的扎龙湿地为研究对象,利用理化分析与分子生物学手段相结合的方法,探究了在两种典型湿地中AOA和AOB的活性、丰度、种群的结构以及环境因子对其的影响,旨在为揭示复杂湿地环境中氨氧化微生物种群的分布特点及其所发挥的生态学功能的研究提供一定的理论基础。
  在本研究中,表层植被的差异并不会影响到土壤中氨氧化微生物的潜在氨氧化活性以及氨氧化微生物的丰度,但AOB在苔草植被覆盖的土壤中发挥着重要作用。土壤的 pH值能显著的影响 AOA的潜在氨氧化活性(Potential Ammonia Oxidation rate,PAO)(p<0.01);在两湿地中AOA的丰度与PAO(AOA+AOB)呈现显著正相关(p<0.05),而与PAO(AOA)不存在相关性,表明功能基因的丰度高低并不能代表功能的强弱。
  在本研究中,不同性质的湿地土壤中AOA和AOB的种群差异明显,弱碱性湿地的AOA种群的丰富度和多样性要显著高于酸性湿地,而AOB在两湿地中未见显著差异。
  在调查样地中,两湿地中 AOA以 Nitrososphaera cluster为主,AOB为Nitrosomonadales(亚硝化单胞菌目)为优势菌群。
  Nitrososphaera subcluster1在三江湿地生长季(2016.07.25)与非生长季(2016.10.24)两个取样时间中大量存在,占比分别为99.78%和90.11%,表明其偏好酸性环境,而 Nitrososphaera subcluster1.2在两取样时间中均只出现在扎龙湿地的AOA中表明其偏好弱碱性环境。在由生长季变为非生长季时,两湿地中氨氧化微生物种群的丰富度和多样性均降低。扎龙湿地AOA中偏好贫营养环境的Nitrosospumilus cluster在非生长季由于样地NH4+浓度上升导致其占比从14.27%下降至4.12%,三江湿地中嗜酸性的Nitrosotalea cluster因非生长季土壤pH上升适宜生长占比从0.002%提升至9.44%。对AOB而言,扎龙湿地中Proteobacteria(变形菌门)在非生长季占比由31.36%上升93.16%占据了优势地位,而三江湿地在门水平上生长季与非生长季种群组成变化很小。在属水平上,由生长季到非生长季,Nitrosospira(亚硝化螺菌属)在扎龙湿地的占比由29.51%上涨至89.36%,而在三江湿地Nitrosospira占比由34.71%下降至16.77%。 Nitrosovibrio为三江湿地生长季所特有的属。
  以上结果为揭示不同湿地生态系统中氨氧化微生物种群的分布特征及其所行使的生态学功能提供一定的理论基础。
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