旱地土壤反硝化厌氧甲烷氧化菌的垂向分布特性与活性分析

在厌氧条件下，以亚硝酸盐作为电子受体将甲烷氧化的反硝化厌氧甲烷氧化反应（nitrite-dependent anaerobic methane-oxidizing，n-damo）的发现，彻底颠覆了人们对甲烷循环的传统理解.通过分子生物学方法及13C和15N稳定同位素示踪技术，对河北省北澧河附近的旱地农田土壤（0~1 m）中n-damo菌的群落结构、丰度和活性进行了研究，深入探究了n-damo菌的亚硝酸盐底物来源.结果显示，n-damo菌更多存在于旱地浅层土壤中，并且随季节变化分布在不同深度的土壤中.针对其pmoA基因的系统发育分析显示，旱地土壤中n-damo菌的群落结构具有明显的空间异质性，来自土壤0~20 cm和40~60 cm土层的序列完全分开，处于系统发育树不同分枝.针对其16S rRNA基因的实时荧光定量PCR结果显示，n-damo菌丰度随土壤深度的增加而降低，夏季丰度（1.44×104~1.02×105 copies·g-1）低于冬季（3.66×104~2.67×105 copies·g-1）.在浅层土壤（0~20 cm）中，硝化反应和反硝化反应共同为n-damo菌提供亚硝酸盐底物来源；而在深层土壤（60~80 cm）中，亚硝酸盐底物主要来源于硝化反应.n-damo菌的活性（0.18 nmol·g-1·d-1，以CO2计）只能在夏季表层土壤（0~20 cm）中检测到，其余深度均未检测到其活性.在旱地农田土壤中，反硝化厌氧甲烷氧化菌对农田碳循环的影响可能不大