生態中心發現氨氧化古菌在酸性土壤硝化作用中起主導作用

2021-01-17 中國科學院

酸性土壤（pH<5.5）在我國分布面積廣泛，是我國熱帶亞熱帶糧食和經濟作物的重要產地。一直以來，氨氧化細菌（AOB）被認為是土壤硝化作用的主要驅動者，但在多數酸性土壤中檢測不到AOB，或發現AOB的存在與硝化作用無關，酸性土壤硝化作用的機理一直不夠清楚。

中國科學院生態環境研究中心賀紀正研究員課題組於2007年在Environmental Microbiology上首次報導了酸性土壤中存在大量氨氧化古菌（AOA），且AOA的數量與土壤硝化潛勢呈顯著正相關關係，該成果在國際上引起關注，被SCI期刊廣泛引用。最近，他們利用穩定性同位素探針技術（SIP），結合經典的分子生態學手段，對我國強酸性土壤中的硝化作用機理開展了深入研究。

根據氨氧化微生物氧化氨時進行化能自養生長固定CO2為碳源的牲徵，研究人員在實驗室微宇宙培養條件下，分別用13C-CO2和12C-CO2對酸性土壤進行標記培養，通過密度梯度超速離心，將結合了13C和12C的微生物DNA加以分離，並對這些DNA進行分子生物學分析，發現屬於奇古菌門(Thaumarchaeota)中的氨氧化古菌(AOA)能固定13CO2，且其豐度變化與活躍的氨氧化速率呈顯著正相關。在代表微生物多樣性組成的DGGE指紋圖譜上，兩個AOA類群在培養後顯著增加，而相應的氨氧化細菌則變化不明顯，表明AOA是該酸性土壤硝化作用的主要貢獻者。

這一發現為AOA在酸性土壤硝化作用中發揮主導作用提供了直觀證據，為重新認識酸性土壤中的硝化作用機理提供了重要參考。

該研究成果發表於5月出版的國際微生物生態學會會刊The ISME Journal上(Ammonia-oxidizing archaea have more important role than ammonia-oxidizing bacteria in ammonia oxidation of strongly acidic soils. The ISME J, 6(5): 1032-1045)。奇古菌門是最近定義的一個新的古菌類群，賀紀正等在最近一期的中文期刊《微生物學報》上對奇古菌門也作了專門介紹（張麗梅和賀紀正，2012，52：411-421）。

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