崇西湿地厌氧甲烷氧化及其功能古菌群落多样性研究

湿地是大气甲烷最大的源，而甲烷的氧化能有效地减少甲烷排放量，减缓因温室效应而带来的全球气候变暖。但是目前关于甲烷氧化的研究只是集中于好氧氧化作用和甲烷好氧氧化细菌。虽然早在1976年就从海洋底泥发现了甲烷厌氧氧化作用，但是目前关于甲烷厌氧氧化作用更多地关注其在海洋底泥的生物地球化学转化过程，对湿地的研究较少。本研究采用室内培养法确定崇西湿地不同剖面土壤中厌氧甲烷氧化量，并用分子生物学的方法研究土壤厌氧甲烷氧化古菌功能群群落的多样性，目的是探明湿地厌氧甲烷氧化的潜力以及其中参与的功能菌群群落的结构和数量，阐明厌氧甲烷氧化的微生物学机制，以便能准确评价湿地对大气甲烷平衡的贡献，并为今后建立模型评估湿地甲烷循环及排放提供理论依据。

作为湿地甲烷循环的潜在的汇，厌氧甲烷氧化和好氧甲烷氧化起着同样重要的作用。本研究针对滨海滩涂湿地不同植物群落不同土壤深度的厌氧甲烷氧化作用，探讨湿地中厌氧甲烷氧化作用活跃区及其功能微生物影响机制。主要取得了以下成果：（1）好氧甲烷氧化作用在表层土壤具有最大的氧化潜势，而厌氧甲烷氧化潜势则在30-50cm土壤深度最大（0.35-0.41μmol/(g•d)）。与光滩相比，植物群落显著提高了土壤厌氧甲烷氧化作用。（2）植物群落显著影响了土壤的微生物群落结构，比如I型好氧甲烷氧化菌Methylococcaceae和II型好氧甲烷氧化菌Methylocystaceae，冗余分析进一步发现土壤中总氮和总磷是影响微生物群落的主要环境因子。（3）土壤中泉古菌门的厌氧甲烷氧化菌在20-30 cm土层多样性较高，而广古菌门在30-50 cm土层多样性较高。从厌氧甲烷氧化菌功能基因的系统发育分析发现，40-50 cm土层的厌氧甲烷氧化菌与其他土层的微生物种群亲缘性较低，形成单独的分支。（4）土壤中硫酸根离子与厌氧甲烷氧化势呈极显著负相关，针对硫循环功能群的结构和丰度的研究发现，植物群落主要影响了湿地中γ变形菌门的结构和丰度。上述结果证实了甲烷厌氧氧化是湿地甲烷循环重要的汇，为今后建立模型评估湿地甲烷循环及排放提供理论依据。