嘉陵江河岸湿地土壤好氧甲烷氧化潜力及关键功能微生物研究

河岸湿地是水域和陆地生态系统的交错带,也是微生物甲烷产生和氧化的热点区域。以嘉陵江(南充段)河岸湿地土壤为研究对象,采用室内微宇宙CH4氧化培养实验,以及基于13 CH4的稳定性同位素核酸探针(DNA-Stable Isotope Probing,DNA-SIP)技术和高通量测序技术,揭示该土壤中微生物的甲烷氧化潜力及其活性的好氧甲烷氧化微生物类群。结果表明,土壤中加入6%(v/v)的甲烷培养28 d后,甲烷的平均氧化速率为11.94μg g-1 d-1。通过对超高速密度梯度离心获得的DNA中pmoA基因的定量分析表明,好氧甲烷氧化微生物的DNA被13 C显著标记。对获得的13 C-标记的DNA测序发现,TypeⅠ和TypeⅡ的甲烷氧化菌主导了该土壤中的好氧甲烷氧化过程,其中TypeⅠ的相对丰度最高78.49%,包括Methylomicrobium、Crenothrix、Methylogaea,其中Methylomicrobium占比高达61.37%;隶属于TypeⅡ的Methylocystis参与了该土壤的好氧甲烷氧化过程。此外,FAPROTAX功能注释预测结果显示,13 C-DNA中微生物参与与碳循环相关的化能异养、甲醇氧化、甲基营养代谢等碳循环的功能,以及氮循环相关的固氮功能均显著增强,表明甲烷氧化微生物在进行甲烷氧化的同时,可能协同参与氮循环等其它生物地球化学循环过程。研究表明河岸湿地土壤的好氧甲烷氧化过程由多种具有代谢活性的微生物共同完成,为研究河岸湿地甲烷氧化关键微生物的生理生态特征提供参考。