【摘 要】
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冬水田作为一种人工湿地,其有机物质的含量和种类非常丰富,而冬水田的碳循环过程中会产生很多的甲烷,加剧温室效应。硝酸盐的厌氧甲烷氧化反应是由厌氧甲烷氧化微生物驱动的一种促进碳循环的反应,该反应可以显著减缓温室气体的排放。潴育和潜育冬水田水稻土由于水分状况不同,土壤理化性质等环境因子也存在差异。不同类型冬水田的环境因子会对参与厌氧甲烷氧化微生物ANME-2d古菌群的空间分异特征有何影响,有待进一步研究
【基金项目】
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重庆市自然科学基金面上项目:冬水田厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化菌群落结构和功能研究(cstc2019jcyj-msxmX0304); 西南大学基本科研业务费专项资金重点项目:亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌及厌氧氨氧化菌在冬水田中的垂直分布特征(XDJK2019B072);
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冬水田作为一种人工湿地,其有机物质的含量和种类非常丰富,而冬水田的碳循环过程中会产生很多的甲烷,加剧温室效应。硝酸盐的厌氧甲烷氧化反应是由厌氧甲烷氧化微生物驱动的一种促进碳循环的反应,该反应可以显著减缓温室气体的排放。潴育和潜育冬水田水稻土由于水分状况不同,土壤理化性质等环境因子也存在差异。不同类型冬水田的环境因子会对参与厌氧甲烷氧化微生物ANME-2d古菌群的空间分异特征有何影响,有待进一步研究。本研究采集了两个区的潴育冬水田水稻土为研究对象,并采集潜育冬水田水稻土为对照,探究不同类型冬水田对ANME-2d古菌群的空间分异特征的影响。潴育水稻土采自重庆市合川区大石镇高马村八社(HC)和重庆市沙坪坝区凤凰镇金塘三社的低山丘陵区(FH)两个区的冬水田土壤;潜育水稻土采自重庆市北碚区西南大学国家紫色土监测基地(JD)。分别按其土壤的发生层采集不同深度土层进行试验:1、潴育型水稻土,分为耕作层(A):0~15 cm、犁底层(P):15~25 cm和潴育层(W):25~40 cm;2、潜育水稻土分为耕作层(A):0~22 cm、犁底层(P):22~38 cm和潜育层(G):38~55 cm。通过厌氧培养、克隆测序和定量PCR,探究厌氧甲烷氧化古菌(ANME-2d)空间分异特征,以及环境因子和微量金属元素对厌氧甲烷氧化古菌(ANME-2d)空间分异特征的影响,测得数据进一步分析,具体研究结果如下所示:1、通过室内培养测定潴育和潜育冬水田不同土层土壤中厌氧甲烷氧化速率,结果表明潴育和潜育冬水田不同土层中厌氧甲烷氧化速率变化趋势为W(G)>P>A,不同采样点中总体表现为合川潴育冬水田最高(0.230±0.04~3.316±0.62μg CH4·g-1·d-1)。2、通过巢式PCR扩增了潴育和潜育冬水田中厌氧甲烷氧化古菌(ANME-2d)16S r RNA基因,3个采样点共获得270条有效序列,以3%的差异划分成9个OTU,系统发育分析发现本研究获得的序列与厌氧甲烷氧化古菌(ANME-2d)具有较高的相似性,且都在同一簇中。3、实时荧光定量PCR结果显示,厌氧甲烷氧化古菌(ANME-2d)16S r RNA基因丰度在4.82×10~6~9.30×10~7 gene copies/(g·dry soil)之间。其中北碚潜育冬水田(JD)的潜育层(G)最高,合川潴育冬水田(HC)的耕作层(A)最低。相关性分析结果显示,厌氧甲烷氧化古菌(ANME-2d)的丰度与pH值、微量金属元素铜含量呈显著的正相关(P<0.05),与有机质、含水量以及阳离子交换量呈显著的负相关(P<0.05)。
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