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酸性土壤硝化微生物研究獲進(jìn)展

酸性土壤硝化過程的微生物學(xué)機(jī)理研究一直是氮循環(huán)領(lǐng)域的難點。

  主要原因是酸性土壤中NH3分子濃度極低(nM),極大地限制了微生物氨氧化。酸性土壤氨氧化同時也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐的熱點問題。據(jù)估算,地球30%以上的土壤偏酸性(pH

  最近,中科院南京土壤研究所賈仲君研究員團(tuán)隊與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所的合作研究,證實了酸性土壤中存在尿酶水解為基礎(chǔ)的古菌氨氧化過程。(1)采用高度靈敏的15N-同位素示蹤技術(shù),研究發(fā)現(xiàn)酸性土壤能夠氧化極低濃度的尿素分子(5 ppm),表明尿酶水解為基礎(chǔ)的硝化作用存在于自然界的酸性土壤中;(2)利用新一代高通量測序技術(shù),開發(fā)了無偏差的分子指紋識別方法,發(fā)現(xiàn)在整體微生物群落水平古菌增加27倍。這一發(fā)現(xiàn)支持了基于靶標(biāo)基因的傳統(tǒng)分子指紋圖譜結(jié)果,表明尿素顯著促進(jìn)了酸性土壤古菌生長和硝化作用;(3)進(jìn)一步的系統(tǒng)發(fā)育分析表明,我國典型酸性土壤中硝化古菌與英國科學(xué)家2011年9月在PNAS報道的酸性土壤硝化古菌Nitrosotalea devanaterra具有最近的親緣關(guān)系,表明古菌主導(dǎo)了酸性土壤氨氧化。?

  上述研究結(jié)果已在國際微生物生態(tài)學(xué)會會刊(The ISME Journal)在線發(fā)表(Nitrification of archaeal ammonia oxidizers in acid soils is supported by hydrolysis of urea.)。

  該項研究成果拓展了復(fù)雜土壤環(huán)境中氨氧化古菌的代謝多樣性,為未來重新評估酸性土壤氮素循環(huán)過程提供了重要的科學(xué)依據(jù)。