土壤中温泉古菌研究进展

古菌一直被冠以嗜极端环境的特征,直到最近十几年,由于分子生物学技术的发展,越来越多的证据表明,在许多非极端环境,包括海洋、湖泊和土壤中,分布着一类特殊的古菌—非嗜热泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。该类古菌不仅分布广泛,而且数量巨大。通过16S rRNA基因序列分析发现,中温泉古菌可能参与到全球碳、氮等生物地球化学循环,预示着其在整个生态系统中起着重要的作用。从古菌分类着手,阐述了中温泉古菌在土壤中的分布和数量特征、影响因素,进而对其在氮和碳循环过程中的潜在作用进行了简要介绍,并提出了今后的研究重点。

氨氧化微生物生态学与氮循环研究进展

氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,除固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用外,近年还发现厌氧氨氧化是微生物参与氮循环的一个重要过程。同时,随着宏基因组学等分子生物技术的快速发展和应用,参与氮循环的新的微生物类群——氨氧化古菌也逐渐被发现。这两个重要的发现大大改变了过去人们对氮循环的认识,就近年有关厌氧氨氧化细菌、氨氧化古菌和氨氧化细菌的生态学研究进展作一简要综述。

一个新的古菌类群--奇古菌门(Thaumarchaeota)

基于16S rRNA基因的系统发育关系,古菌域(Archaea)被分为两个主要类群:广古菌门(Euryarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota)。近20年来,微生物分子生态学技术的快速发展和应用显示,在中温环境中广泛存在着大量的未培养古菌,而且它们可能在自然界重要元素(N、C)的生物地球化学循环中发挥着重要作用。最初,这些未培养古菌因在16S rRNA基因系统发育上与泉古菌关系较密切而被称作中温泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。而近年来,对更多新发现的中温古菌核糖体RNA基因序列和其它分子标记物进行的分析均不支持中温泉古菌由嗜热泉古菌进化而来的假设,而揭示其可能代表古菌域中一个独立的系统发育分支。基因组学、生理生态特征等分析也显示中温泉古菌与泉古菌具有明显不同的特征。因而专家建议将这些古菌(中温泉古菌)划分为一个新的门,成为古菌域的第三个主要类群—Thaumarchaeota(意译为奇古菌门)。这一新古菌门提出后得到其他研究证据的支持和认可。本文对目前已知的奇古菌门的分类地位演化、基因组学、多样性和生理代谢特征等作一简要综述。