支链四醚膜脂化合物（bGDGTs）在腾冲和西藏热泉中的微生物源鉴定及地球化学过程指示意义

Branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers (bGDGTs) are ubiquitous organic compounds in global soils. Several proxies based on these compounds have been employed and widely applied to infer past changes in terrestrial environmental conditions. However, the types of organisms that synthesize bGDGTs are still unknown because none of those bGDGTs could be found in the culturable microbes. This has significantly limited the utilization of bGDGTs in studies of the climate and environmental changes, biogeochemical processes, and the microbial ecology. Recently, we found bGDGTs in hot springs with high abundance and different compositions from the ambient soils. This provides us evidence that bGDGTs could be produced in situ rather than allochthonously. In addition, a positive correlation between the abundances of bGDGTS and some thermophilic bacteria suggested that these microbes may be the biological sources for bGDGTs in the hot springs. Based on this finding, our project will investigate the distribution and abundance of bGDGTs and microbial community composition in hot springs from Tengchong and Tibet, search for the biological sources of bGDGTs by using the modern molecular microbiological methods (e.g. high-throughput sequencing technologies and the enrichment and culturing techniques in field and laboratory), and explore the physiological and biochemical features of bGDGT-producing organisms in response to environmental variations, develop new methods for pure culture isolation, cultivations and molecular identification of bGDGTs-producing microorganisms. This research will also shed light on the searching for the biological source of bGDGTs in the soil environment.

支链四醚膜脂化合物（bGDGTs）是广泛存在于全球土壤中的一类有机化合物，在古气候、古环境研究方面日益受到重视。然而，国内外研究者至今没有获得产生bGDGTs的纯培养菌株。本研究室最近发现热泉中的bGDGTs含量与嗜热细菌呈成正相关，推测该类菌群极可能是bGDGTs的微生物源。本项目首先探讨热泉中bGDGTs标志物与环境因子的空间分布特征、及微生物群落结构，可为探索富集培养bGDGTs菌群提供有力的理论支持；阐明原位富集过程中bGDGTs微生物群落结构与环境因子之间的动态响应机理，将为bGDGTs菌群在地球化学过程中的作用提供新的检测技术；建立一种获得bGDGTs纯菌株的新方案以及该类新物种的鉴定方法，将为在重建古气候研究中提供珍贵的菌株材料并揭示它们在地球化学循环的起到的重要作用。本课题将为诸如土壤更复杂的生态环境中分离得到合成bGDGTs的生物源提供借鉴。

支链甘油二烷基甘油四醚（branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers, bGDGTs）化合物广泛存在于各类环境中。近年来，以bGDGTs为基础的有机地球化学指标（MBT，CBT）被广泛应用于重建古大气温度和土壤pH。然而， bGDGTs生物源却一直不清楚。.鉴于此，本项目首先对西藏地区的37个热泉和5个周边土壤进行了调查，分别检测了热泉中的细菌膜脂四醚化合物组成、细菌的nirS基因分布及各种水化学参数。研究发现（1）西藏热泉中bGDGTs的量比周边土壤的量要高出1到2个数量级，提示西藏热泉中bGDGTs大多是热泉环境自生；（2）bGDGTs的量与铵根离子，亚硝酸和硝酸及nirS基因存在正相关，提示bGDGTs的产生与氮代谢细菌有关；（3）Thiobacillus与新的甲基化指标R(III+II)/I和bGDGT-IIc有很好的正相关性，表明Thiobacillus是西藏热泉bGDGTs的潜在生物源之一。.第二，在实验室模拟热泉条件下，以普通土壤为载体，采用微生物培养富集方法，在不同温度梯度下观察土壤中bGDGTs的含量、组成及微生物种群结构变化。结果表明，支链四醚脂化合物的生物源可能适于在30~45℃的中温环境生存。其中，在脂类含量较高的45℃的样品中，相对含量最高的是Clostridia 类细菌，即梭状芽孢杆菌。因此，梭状芽孢杆菌也有可能是bGDGTs的生物源之一。.第三，本项目还对支链四醚膜脂在中国土壤中的分布及环境控制因素展开了系统研究，对中国不同气候带的土壤样品中bGDGTs化合物的分布及受控环境因素展开了研究，揭示了（1）bGDGTs化合物更多在较湿润区域土壤中合成；（2）bGDGTs的分布受年平均气温、年均降水量及土壤pH影响显著；（3）bGDGTs化合物的浓度与nirK、nirS基因之间具显著的正相关性，表明 bGDGTs化合物的生物源可能同样与氮循环微生物相关，提示其可能是土壤氮循环过程重要的参与者。.通过上述三项研究成果，我们进一步限定了bGDGTs的生物源，热泉环境中的Thiobacillus以及土壤中的Clostridia均可能是bGDGTs的生物源。更重要的是，我们发现了热泉和土壤中bGDGTs化合物均呈现出与氮循环微生物的相关性，表明bGDGTs的产生者可能在陆地环境的氮循环中发挥着重要作用。