天山一號冰川前沿環(huán)境古菌及凍土活動層甲烷菌群落的分布格局研究.pdf

1、目的:冰川底部沉積層的環(huán)境相對隔離,其退縮前沿環(huán)境有鮮明的時間序列演替性,這種地理生境為我們研究和了解較少受到人類活動影響的原始生態(tài)系統(tǒng)中生物的演替過程、地理格局、功能類群的生態(tài)效應及其對全球變化的區(qū)域響應提供了絕佳的自然條件。闡明冰川環(huán)境中的微生物既有助于研發(fā)低溫微生物技術(shù),也為了解冰川底部沉積層的低溫環(huán)境中發(fā)生的生物地球化學過程提供了基礎(chǔ)資料。
　　方法:本研究采用PCR方法克隆甲烷菌pmoA基因,通過測序、序列分析、建立系統(tǒng)

2、發(fā)育樹,分析不同土樣中甲烷氧化菌的群落的結(jié)構(gòu)組成;采用高通量測序技術(shù)和變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù),經(jīng)測序、序列分析、建立系統(tǒng)發(fā)育樹,分別對冰川前沿環(huán)境的古菌及高山草甸凍土活動層的古菌群落結(jié)構(gòu)分布進行了分析。
　　結(jié)果:本研究針對天山一號冰川開展相關(guān)工作,研究結(jié)果如下:
　　1.天山一號冰川前沿共得到51個OTU。系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果顯示,天山一號冰川前沿的高山草甸凍土活動層中檢測序列代表的甲烷氧化細菌中,絕大部分為迄今仍然不可

3、培養(yǎng)的類群,包括UplandSoilClusterα(USCα)、UplandSoilClusterγ(USCγ)、Cluster1(CL1)三類,其中UplandSoilClusterγ(USCγ)、Cluster1(CL1)是優(yōu)勢類群,隸屬于UplandSoilClusterγ(USCγ)的OTU數(shù)占50％以上,而UplandSoilClusterα(USCα)類群只檢測到4個OTU。
　　2.冰川前沿環(huán)境中存在一定豐度的古菌

4、,但總體上豐度較低。對天山一號冰川前沿環(huán)境古菌群落結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),隨著前沿環(huán)境時間序列,古菌的多樣性總體上是增加的。在冰川前沿我們也檢測到了部分隸屬于Halobacteriaceae、Methanosarcinaceae、Methanobacteriaceae的廣古菌序列。其中鹽桿菌科Halobacteriaceae的序列豐度,在冰川前沿早、中期土壤中豐度比例明顯較晚期成熟土壤高。這可能與早起土壤主要是裸露的冰磧物,無機鹽成分較高,為鹽桿

5、菌的生存提供了更有利的條件。目前已有證據(jù)表明,group1.1b、group1.1c類群廣泛存在于農(nóng)田、森林等土壤中,屬于中溫泉古菌,在土壤氮素的硝化作用中發(fā)揮重要功能。
　　3.草甸土垂直取樣初步分析顯示,不同土層中也以泉古菌(Crenarchaeota)占絕對優(yōu)勢。在垂直土層中,只在凍土活動層表層、亞表層檢測到了廣古菌。
　　結(jié)論:天山一號冰川前沿的高山草甸凍土活動層中檢測序列代表的甲烷氧化細菌中,絕大部分為迄今仍然不可

6、培養(yǎng)的類群。冰川環(huán)境中古菌的多樣性較低,在整個冰川底部及退縮環(huán)境中,以泉古菌(Crenarchaeota)占絕對優(yōu)勢,廣古菌(Euryarchaeota)在冰川底部沉積層以及冰川初始退縮環(huán)境、及土壤中間發(fā)育階段(約60-80年)的土壤中豐度較高,而在距離冰川較遠的高山草甸較成熟土壤中豐度很低。草甸土垂直取樣初步分析顯示,不同土層中也以泉古菌(Crenarchaeota)占絕對優(yōu)勢。在垂直土層中,只在凍土活動層表層、亞表層檢測到了廣古菌。