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通过稳定性同位素示踪技术(Stable Isotope Probing,SIP)首次证实氨氧化古菌(AOA)在酸性土壤中发挥重要作用

酸性土壤占全球陆地表面无冰土壤面积的30%,探索如此广阔区域内驱动氨氧化过程的关键功能微生物一直是微生物生态学研究的热点。稳定性同位素示踪技术的迅速发展为解决这一关键问题提供了很好的契机。今年,我们将该技术运用于对极端酸性土壤(pH < 4.5)的研究,在国际上首次提供了极为可信的证据:AOA能够利用13C标记的CO2并主导酸性土壤中的氨氧化过程,论文于今年十二月发表于The ISME Journal。如何将微生物的类群与发挥的功能联系起来,是当前功能微生物研究所致力于解决的重要问题,稳定性同位素示踪技术(SIP)已经在过去的研究中显示出强大的能力。我们通过在实验室微宇宙条件下,将具有代表性的酸性土壤(pH(H2O)=4.20)暴露于含5%13CO2的空气中,通过在短期30天培养后,将提取的DNA样品在超高速离心后测定不同浮力密度区氨氧化微生物的丰度,发现只有AOA能够明显固定13CO2,并且AOA丰度的变化与活跃的氨氧化速率呈显著正相关关系。并且PCR-DGGE分析发现两个AOA条带在实验中的亮度显著增强,但是添加硝化抑制剂DCD明显受到抑制,这又为AOA在被试酸性土壤中发挥主导作用提供了极为直观的证据。我们的工作为人们重新认识酸性土壤中的氨氧化过程提供了重要的参考,DCD对酸性土壤AOA的抑制作用也将会对日后农业实践中硝化抑制剂的施用提供重要的指导。

 
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