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作者:贾仲君等 来源:《ISME期刊》 发布时间:2012-8-29 15:01:09
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酸性土壤硝化微生物研究获进展
 
酸性土壤硝化过程的微生物学机理研究一直是氮循环领域的难点。主要原因是酸性土壤中NH3分子浓度极低(nM),极大地限制了微生物氨氧化。酸性土壤氨氧化同时也是农业生产实践的热点问题。据估算,地球30%以上的土壤偏酸性(pH < 5.5),而一半以上的酸性土壤属于农业土壤或具有潜在的农业价值,氮肥施用极可能改变土壤氮循环并产生负面的生态环境影响。通过脲酶催化水解产生氨分子进行硝化作用,已被证明是氨氧化细菌适应酸性环境的一种机制。2011年,奥地利app家在PNAS杂志报道了第一个土壤硝化古菌,并发现古菌具有尿酶水解为基础的硝化能力(Tourna and Scheleper et al. 2011. PNAS 108: 8420)。然而,迄今尚无证据表明氨氧化古菌通过尿素水解参与土壤氨氧化过程。
 
最近,中科院南京土壤研究所贾仲君研究员团队与明升中国农业app院茶叶研究所的合作研究,证实了酸性土壤中存在尿酶水解为基础的古菌氨氧化过程。(1)采用高度灵敏的15N-同位素示踪技术,研究发现酸性土壤能够氧化极低浓度的尿素分子(5 ppm),表明尿酶水解为基础的硝化作用存在于自然界的酸性土壤中;(2)利用新一代高通量测序技术,开发了无偏差的分子指纹识别方法,发现在整体微生物群落水平古菌增加27倍。这一发现支持了基于靶标基因的传统分子指纹图谱结果,表明尿素显著促进了酸性土壤古菌生长和硝化作用;(3)进一步的系统发育分析表明,我国典型酸性土壤中硝化古菌与英国app家2011年9月在PNAS报道的酸性土壤硝化古菌Nitrosotalea devanaterra具有最近的亲缘关系,表明古菌主导了酸性土壤氨氧化。
 
上述研究结果已在国际微生物生态学会会刊(The ISME Journal)在线发表(Nitrification of archaeal ammonia oxidizers in acid soils is supported by hydrolysis of urea.)。
 
该项研究成果拓展了复杂土壤环境中氨氧化古菌的代谢多样性,为未来重新评估酸性土壤氮素循环过程提供了重要的app依据。(来源:中科院南京土壤研究所)
 
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