【摘 要】
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氨分子是氨氧化细菌生长的底物,而环境中的氨分子浓度随着pH的降低呈指数式下降.一般情况下,当土壤pH＜5.5,土壤中的氨分子浓度通常在nM水平,不足以支持氨氧化细菌的生长(底物利用阈值1.9μM).通过尿素的水解作为氨的来源进行氨氧化作用已经被提出是氨氧化细菌(AOB)适应酸性环境的一种机制.而最近分离到的氨氧化古菌Nitrososphaera viennensis具有脲酶基因,能够利用尿素生长,
【机 构】
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土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京210008;中国科学院研究生院,北京100049 中国农
【出 处】
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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会
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氨分子是氨氧化细菌生长的底物,而环境中的氨分子浓度随着pH的降低呈指数式下降.一般情况下,当土壤pH＜5.5,土壤中的氨分子浓度通常在nM水平,不足以支持氨氧化细菌的生长(底物利用阈值1.9μM).通过尿素的水解作为氨的来源进行氨氧化作用已经被提出是氨氧化细菌(AOB)适应酸性环境的一种机制.而最近分离到的氨氧化古菌Nitrososphaera viennensis具有脲酶基因,能够利用尿素生长,表明氨氧化古菌(AOA)在自然环境里也可能通过尿素水解进行氨氧化作用.据此,我们采用15N-Urea同位素富集法测定土壤总硝化速率,通过加入接近于原位铵离子浓度的尿素,短期培养,结果表明,茶园土壤(pH=3.75)和森林土壤(pH=5.4)中都发生了明显的氨氧化过程,且乙炔显著抑制了氨氧化过程.此外,通过加入外源尿素的微宇宙培养实验表明,尿素显著促进了硝化作用,且古菌amoA基因组成及丰度和土壤硝化作用显著相关.在微生物群落水平上,16S rRNA基因高通量测序数据表明在加入尿素的处理中,AOA显著增加.DGGE指纹图谱进一步表明,硝化作用的变化影响AOA的群落结构.进一步采用稳定性同位素示踪土壤硝化微生物核酸DNA,以及新一代454高通量测序技术,微宇宙标记实验表明,氨氧化古菌的amoA基因通过28d和56d的培养被13CO2显著标记,而未检测到13C-标记的氨氧化细菌amoA基因.通过对13C标记的amoA和16S rRNA基因测序分析表明,这些活性的古菌与苏格兰酸性农田土壤分离到的氨氧化古菌N.devanaterra高度相似.乙炔抑制实验结果表明,AOA只能在氨氧化作用没有被抑制的情况可以通过同化13CO2被标记,说明酸性土壤中氨氧化古菌同化CO2依赖于NH3氧化,无机化能生长.本研究的结果表明：酸性土壤中存在脲酶水解为基础的古菌氨氧化,主导这两种酸性土壤的AOA的进化地位与海洋Group 1.1 a-associated相似,且无机自养的氨氧化古菌主导了其氨氧化过程.
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