東北地理所在黑土氨氧化微生物生態位分異研究中取得進展
氨氧化古菌（AOA）、氨氧化細菌（AOB）和全程氨氧化細菌（Comammox）共同參與了土壤中的氨氧化過程，但三類氨氧化微生物在不同生態條件下群落結構組成變化及對土壤的硝化作用貢獻程度存在生態位分異的現象。通常認為土壤pH和NH3濃度是驅動三類氨氧化微生物生態位分異的主導因素，但它們對東北黑土農田氨氧化微生物分異的驅動機制尚不清楚。
為此，東北地理所農田分子生態學科組研究人員利用13CO2－DNA穩定性同位素標記探針技術（13CO2－DNA－SIP）結合高通量測序技術，揭示出不同pH和NH3濃度處理下典型農田黑土中活性氨氧化微生物的種類和系統發育類群。研究發現，AOA主導酸性土壤的硝化過程，而AOA、AOB和Comammox Clade A共同參與了中性土壤的硝化過程。此外，在中性土壤中，AOB的硝化貢獻隨著底物銨離子濃度的增加而升高。構建的系統發育樹顯示，在酸性低氮、酸性高氮和中性土壤中參與氨氧化的AOA分別隸屬于Nitrososphaera subcluster 1.1、Nitrososphaera subcluster sister 2和Nitrososphaera subcluster sister 1.1。在中性土壤中，參與氨氧化的AOB和Comammox主要隸屬于Nitrosospira cluster 9和Clade A．2。本研究結果為認知東北黑土中三類自養氨氧化微生物的生態位分異提供了科學依據，對黑土氮素生物地球化學循環的管理具有重要意義。
研究成果近期在線發表于農林科學國際期刊《Biology and Fertility of Soils》上。東北地理所農田分子生態學科組畢業博士白鑫和胡曉婧副研究員為論文共同第一作者，王光華研究員為通訊作者。研究得到國家自然科學基金（41977202）、中國科學院戰略性先導科技專項（XDA28020201）和中國科學院國際合作項目（131323KYSB20210004）的資助。
圖1 微宇宙培養后，AOA、AOB、comammox Clade A和comammox Clade B amoA基因拷貝數在浮力密度梯度上的定量分布
圖2 基于amoA基因13C標記的重層DNA中AOA（a）、AOB（b）和comammox Clade A（c）的氨基酸序列構建的系統發育樹
論文信息：
Bai Xin，Hu Xiaojing，Liu Junjie，Yu Zhenhua，Jin Jian，Liu Xiaobing，Wang Guanghua＊． Canonical ammonia oxidizers and comammox Clade A play active roles in nitrification in a black soil at different pH and ammonium concentrations． Biology and Fertility of Soils，2024，doi．org／10.1007／s00374－024－01812－1．
論文鏈接：https：／／doi．org／10.1007／s00374－024－01812－1
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