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水稻土是各种母质土壤在淹水种稻过程中经历一系列物理、化学、生物作用的产物。在长期的耕作活动影响和氧化还原交替作用下,种植水稻的土壤在物理结构、化学成分以及土壤生物等方面具有独特的特征。土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,它们参与地球生物化学循环。近年来土壤微生物多样性一直是微生物生态学的热点问题。水稻土作为一个独立的土壤类型以及我国很重要的土壤类型,探究其发生发育过程中的生物地球化学机制、土壤功能微生物群落演替及其影响因素,阐明水稻土可持续利用机理是很有意义的工作。本研究选择我国两种典型的发育母质不同的水稻土——江苏太湖水稻土和四川盐亭的紫色水稻土,对水稻土跨越0-85 cm深度的不同土壤的微生物多样性进行研究,并结合土壤特征环境因子数据分析,对环境因子与微生物多样性的关系进行研究。同时利用传统培养技术和现代BIOLOG系统分别对水稻土不同深度土壤具有硅酸盐矿物风化能力的细菌群落结构和剖面中微生物的碳源利用能力进行全面研究。采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对太湖水稻土和紫色水稻土两个剖面不同深度土壤的细菌多样性进行了研究。结果表明,太湖水稻土剖面中细菌归属于α-,β-γ-和δ-Proteobacteria、Firmicutes、Chlorobia和Aquifica等7大类群,其中优势菌群为α-,β-,γ-,δ-Proteobacteria和Firmicutes。紫色水稻土剖面中细菌归属于α-,β-,γ-,6-和ε-Proteobacteria、Actinobacteria、Firmicutes、Chloroflexi、Nitrospirae、Spirochaetes和Acidobacteria等11大类群,其中Actinobacteria、β-, γ-,δ-Proteobacteria和Firmicutes力优势菌群。α-,β-,γ-,δ-Proteobacteria和Firmicutes是两个土壤剖面共有的优势菌群。在两个水稻土剖面中,一些优势菌群随着采样深度发生变化。对水稻土剖面各层土壤样品中环境因子参数与DGGE图谱量化得到的物种信息进行典型分析,结果表明土壤环境因子对细菌群落结构产生影响。太湖水稻土剖面中细菌种群易受到土壤中Si、Fe、OM、pH等的影响,其中β-Proteobacteria与Si、pH相关性达到极显著水平(R=0.886,P<0.01；R=0.889,P<0.01),γ-Proteobacteria与Si、pH也存在显著正相关(R=0.836,P<0.01；R=0.746,P<0.01)。紫色水稻土剖面中Cu、Al显著影响细菌种群分布,γ-Proteobacteria与Cu、Al存在明显负相关(R=-0.6,P<0.01；R=-0.544,P<0.05),Firmicutes也与Cu、Al存在负相关(R=-0.635,P<0.01；R=-0.55,P<0.05)。采用BIOLOG系统研究了两种水稻土剖面不同深度土壤微生物群落功能多样性的变化。研究结果表明,太湖水稻土中微生物多样性指数H、McIntosh指数和碳源利用能力均高于紫色水稻土,但物种均一性较紫色土低。两个剖面中,各项指标都随着深度的增加而降低,并且都与Fe、Ca存在显著相关性,这两种因子可能对微生物代谢活性产生较大影响。两个剖面各层土壤微生物均有各自优先利用或利用较充分的碳源。采用传统分离培养方法从两个剖面不同深度土壤中共分离到975株细菌,研究了这些菌株在实验室条件下对硅酸盐矿物黑云母的风化试验。结果表明,水稻土中存在大量具有矿物风化能力的细菌,能从黑云母中明显释放出Fe、Si、Al、K等元素,部分菌株具有产生铁载体的能力。对这些供试菌株中的高效矿物风化细菌进行16SrDNA序列鉴定及系统发育学分析,结果表明,太湖水稻土中的267株高效细菌属于Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes中的13个菌属,优势矿物风化细菌菌属有Arthrobacter, Pseudomonas和Bacillus等。紫色水稻土中的381株高效细菌属于Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes中的27个菌属,其中的优势菌属有Bacillus, Pseudomonas和Pantoea等。紫色水稻土中高效矿物风化细菌多样性明显高于太湖水稻土。两种水稻中分离的矿物风化细菌,分离自土壤表层的细菌具有更好的风化能力。对分离自两种水稻土的细菌矿物风化能力进行统计分析和比较,发现太湖水稻土细菌对Si的释放能力较强。来自太湖水稻土剖面各层的同属Arthrobacter和Bacillus的矿物风化能力随着深度的增加呈现增大的趋势。菌株1007与Sphingomonas属的亲缘关系最近,与同属4株模式菌株的16S rRNA基因序列的同源性最高为97.05%-97.32%。菌株1007脂肪酸组分主要包括summed feature 8(可能是C18：1 αω7c或者C18：1 ωω6c)(60.44%)、C16：0(15.8%)和2-OH-C14：0(3.94%),未检测到3-OH脂肪酸,含有Sphingomonas属特有的鞘糖脂SGL,主要异戊二烯醌为辅酶Q10。菌株1007 G+C含量为71.09%,与4株模式菌株(Sphingomonas pruni IFO15498T, Sphingomonas mali IFO15500T, Sphingomonas japonica KC7T,和Sphingomonas koreensis JSS-26 T)的DNA-DNA杂交同源性为20.1%-45.1%。综合这些结果,我们提议菌株1007为Sphingomonas属的一个新种,命名为Sphingomonas yantingensis sp. nov.