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氮循环过程是自然界中基本的物质循环之一。传统氮循环过程的主要环节有:氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用,厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)的发现拓展了人们对氮循环过程的认知。大量研究表明海洋生态系统中发生着全球规模性的厌氧氨氧化反应,并取代反硝化成为成为海洋主要氮损失途径。但在内陆生态系统中,厌氧氨氧化的分布、发生规律以及对内陆系统氮循环的影响尚不明确。 本文以不同内陆环境的土壤/沉积物为研究对象,包括旱地生态系统、湿地生态系统、地下水生态系统,采用基于厌氧氨氧化细菌联氨合成酶关键基因(功能基因hzsB)PCR扩增的高通量测序和定量PCR技术,构建生态网络,结合15N同位素示踪技术,研究厌氧氨氧化细菌的群落结构、多样性、内部联系、发生规律等。主要研究结果如下: (1)厌氧氨氧化细菌在不同系统中的分布不同:厌氧氨氧化细菌在内陆湿地、地下水环境等含水环境中有广泛分布,但在旱地土壤中未检测到定量丰度。本论文研究的3个系统中,厌氧氨氧化细菌的群落主要由Ca.Brocadia、Ca.Jettenia及少量的Ca.Kuenenia、Ca.Scalindua组成,且不同环境中的群落结构有一定差异。综合分析结果表明地下水的种群多样性最高。同时,不同环境中厌氧氨氧化和环境因子之间有不同的相关性,总体上理化因子对群落结构的影响更大。生物地理学分析表明旱地中厌氧氨氧化细菌在小范围内表现出了距离-衰减关系。 (2)不同系统中厌氧氨氧化细菌的生态网络结构不同:分别构建旱地、湿地、地下水的生态网格,它们的模块数、连接数、平均连接数等网格参数均有差异。3个网络中的连接主要是正相关,表明系统中厌氧氨氨氧化细菌内部有明显的合作关系。Z-P分布分析表明Ca.Brocadia和Ca.Jettenia在保持系统稳定性上起着重要的作用。 (3)不同含水环境中厌氧氨氧化活性存在差异:旱地土壤中都未检测到厌氧氨氧化活性,而含水系统样品均有不同程度的厌氧氨氧化活性。湿地中厌氧氨氧化有空间异质性,不同深度的地下水样品中也有差异,而影响因素是各种因子综合影响的结果。 本研究结果说明内陆系统中存在不同程度的厌氧氨氧化反应,厌氧氨氧化细菌差异性分布,同时它们受环境因子影响。通过本研究进一步加深了对自然系统中氮循环功能微生物种群结构特性等理解,揭示了厌氧氨氧化细菌各种群在内陆系统中的分布规律、在含水系统的发生规律,将促进氮循环过程理论体系的修正和完善,可望为内陆水体中氮去除等后续研究提供理论参考。