石油污染胁迫下土壤潜在降污固碳微生物互作关系研究

为探究石油污染土壤潜在降污固碳微生物关键类群及其互作响应关系,采集华北某油田开发井场表层(0~20 cm)土壤,利用荧光定量PCR及高通量测序技术开展石油污染土壤潜在降污固碳微生物群落结构及代谢功能研究.结果表明:①石油污染胁迫下土壤微生物优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota).②相关性网络分析表明,类诺卡氏菌属(Nocardioides)、链霉菌属(Streptomyces)、假单胞菌属(Pseudomonas)及鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)是石油污染土壤降污固碳关键属.同时,假单胞菌属与链霉菌属(r=−0.818,p=0.001)、类诺卡氏菌属(r=−0.811,p=0.001)以竞争关系共存;鞘脂单胞菌属与链霉菌属(r=0.895,p<0.001)、类诺卡氏菌属(r=0.916,p<0.001)以互利共生关系共存,链霉菌属与类诺卡氏菌属(r=0.895,p<0.001)以互利共生关系共存.③Spearman相关性分析表明,烷烃降解功能基因alkB丰度与固碳功能基因cbbL(r=0.846,p=0.001)、aclB(r=0.825,p=0.001)、fhs(r=0.853,p<0.001)丰度均呈极显著正相关;芳烃降解功能基因PAH-RHDαGP丰度与固碳功能基因cbbL丰度(r=0.825,p=0.001)呈极显著正相关,与fhs(r=0.706,p=0.010)、aclB(r=0.650,p=0.022)的丰度均呈显著正相关.④KEGG数据库功能注释结果表明,石油污染土壤中同时存在石油烃降解和固碳代谢通路,且固碳代谢通路相对丰度显著高于石油烃降解代谢通路.研究显示,石油污染土壤中存在潜在降污固碳微生物且多为互利共生关系,石油污染胁迫下土壤微生物群落降污固碳作用可能存在协同关系.

石油污染土壤微生物群落结构及降污固碳潜力

为探究石油污染土壤中微生物群落结构特征及降污固碳潜力,该研究选取中国东部、中部、西北部、西南部4个典型油气田企业在役井场为研究区域,结合16S rRNA高通量测序及生物信息学技术,研究不同油田表层土壤(0~20 cm)潜在降污、固碳微生物群落结构变化规律及主要驱动环境因子,并针对降污、固碳相关代谢通路进行预测及功能注释。结果表明:(1)不同油田土壤全量养分及微生物生物量大致呈东部油田最高,西南部及西北部油田较为接近,中部油田最低的规律。(2)研究区土壤微生物优势菌为变形杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、拟杆菌门,酸杆菌门。(3)基于VPA、RDA分析结果推测,微生物量碳、微生物量氮、RubisCO酶活性、总石油烃含量为影响污染土壤微生物群落结构变化的主要驱动环境因子,其中,TPH(r^(2)=0.67、P=0.001)、MBC(r^(2)=0.36、P=0.0042)、MBN(r^(2)=0.74、P=0.003)和RubisCO酶活性(r^(2)=0.37、P=0.0041)均与微生物群落结构具有显著相关性。(4)KEGG数据库功能注释结果表明,不同油田污染土壤中与微生物固碳过程相关的代谢通路相对丰度均显著高于与石油烃等有机物降解相关的代谢通路,且上述通路在不同油田间的相对丰度差异较小。研究结果为支撑新形势下石油石化行业减污增汇技术发展具有重要意义。