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长期不同施肥量对全程氨氧化细菌丰度的影响 被引量：17
1
作者 王梅 王智慧 +1 位作者 石孝均 蒋先军 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期4727-4734,共8页
全程氨氧化细菌(Comammox Nitrospira)的发现彻底改变了对传统硝化作用的认知,其在生物地球化学氮循环中可能具有很重要的作用,并为硝化作用研究提供了新的思路,故需要有更多的工作去评估Comammox Nitrospira在不同生态系统中的分布,本... 全程氨氧化细菌(Comammox Nitrospira)的发现彻底改变了对传统硝化作用的认知,其在生物地球化学氮循环中可能具有很重要的作用,并为硝化作用研究提供了新的思路,故需要有更多的工作去评估Comammox Nitrospira在不同生态系统中的分布,本试验选取西南大学长期定位试验田的3种不同施肥量的水稻土,分别为对照组(blank control)、常规施肥量(NPK)、高量施肥(1.5NPKS)处理土壤,进行硝化势及硝化微生物尤其是全程氨氧化细菌的测定.结果表明:(1)3种施肥量处理土壤中均检测出较高数量级的Comammox,分支A(Clade A)丰度(以干土计,下同)分别为9.0×107、1.7×108、7.2×108copies·g^(-1),而分支B(Clade B)丰度分别为1.5×107、1.2×107、1.7×107copies·g^(-1).(2)3种施肥土壤中AOA丰度为1.5×107~1.2×108copies·g^(-1),AOB丰度分别为2.0×105~9.3×107copies·g^(-1),均低于Comammox丰度,而不施肥条件下Comammox丰度与AOA、AOB的比值最大,分别为7.2、524.4.(3)Comammox Clade A丰度与Comammox Clade B的比值随施肥量增加而增加,且比值依次为6.1、14.4、43.1.(4)NPK、1.5NPKS两种N肥施用量下全程氨氧化细菌分支A丰度分别为对照组的1.9、8.0倍,氨氧化古菌(AOA)分别是对照组的3.2、7.2倍,氨氧化细菌(AOB)均比对照组显著增加2个数量级;硝化势也随施肥量增加而增大;但不同施肥量对分支B丰度却无显著影响.本试验结果表明Comammox广泛分布于中性紫色水稻土中,在水稻土中丰度均比AOA、AOB高,因此Comammox很有可能在中性紫色水稻土的硝化作用中有一定贡献;水稻土中Comammox以Comammox Clade A为主. 展开更多
关键词 氮循环 硝化作用 水稻土 氨氧化微生物 亚硝酸盐氧化细菌 全程氨氧化细菌(Comammox Nitrospira)
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亚硝酸盐氧化细菌研究进展与展望
2
作者 胡露星 蒋先军 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第1期11-21,共11页
亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria,NOB)是全球氮循环过程中的关键微生物,主要功能是将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。近十年来基于现代分子生态技术的发展,NOB的研究取得了很大的进展,主要包括:NOB的碳氮代谢途径及多样性远远超过... 亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria,NOB)是全球氮循环过程中的关键微生物,主要功能是将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。近十年来基于现代分子生态技术的发展,NOB的研究取得了很大的进展,主要包括:NOB的碳氮代谢途径及多样性远远超过以往的认知,如NOB不仅可以氧化亚硝酸盐,也可以氧化尿素、氨以及氰酸盐获取能量;丰富了NOB与环境因素的响应及生态位分化特征的研究,其中Nitrospira更偏好于低氧的贫营养环境,中温的富营养环境更有利于Nitrobacter的生存;对NOB Nitrospira与全程氨氧化细菌(Complete Ammonia Oxidizer,comammox Nitrospira)之间的联系与差异进行了初步探索,二者虽然同属于Nitrospira谱系并且都具备亚硝酸盐氧化能力,但comammox Nitrospira对亚硝酸盐的亲和力较低而对氨具有较高的亲和力,主要分布在低氨的寡营养生境,而NOB Nitrospira对亚硝酸盐有较高亲和力,主要分布在低亚硝酸盐环境。本文基于上述最新研究进展进行了介绍与总结,并对该领域今后的研究进行了展望:在今后的研究中土壤环境或许可以成为NOB研究的新切入点;迫切需要探究缩短NOB分离和培养的方法并结合分子生态技术揭示NOB代谢多样性的实际依据以及NOB在碳氮循环中的真正贡献;探究NOB在代谢和生物化学方面的新机制,为揭示和预测NOB在环境中的响应提供理论支持。 展开更多
关键词 亚硝酸盐氧化细菌 亚硝酸盐氧化 代谢多样性 全程氨氧化细菌 土壤
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不同类型稻田中全程氨氧化微生物的分异特征 被引量：2
3
作者 张洁 宋怡轩 +1 位作者 张鑫磊 张耀鸿 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期584-590,共7页
选用微碱性氮贫瘠的上海市崇明岛稻田和微酸性氮丰富的南京市稻田剖面(0~50 cm),比较研究稻田土壤中氨氧化微生物类群丰度的差异及其环境驱动机制,评价其与氨氧化潜力的内在关系。结果表明,崇明稻田的净硝化速率为12.82~22.30 mg/(kg... 选用微碱性氮贫瘠的上海市崇明岛稻田和微酸性氮丰富的南京市稻田剖面(0~50 cm),比较研究稻田土壤中氨氧化微生物类群丰度的差异及其环境驱动机制,评价其与氨氧化潜力的内在关系。结果表明,崇明稻田的净硝化速率为12.82~22.30 mg/(kg·d),明显高于南京稻田[4.26~7.46 mg/(kg·d)]。崇明稻田土壤剖面的Comammox amoA基因总拷贝数(Clade A与Clade B之和)均值为1 g 8.8×106拷贝,是南京稻田的2.4倍,且Clade A与Clade B的比值范围为2.5~12.7,证实了Comammox存在于2种不同类型的稻田土壤中。崇明稻田和南京稻田剖面的氨氧化细菌(AOB)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 3.75×108拷贝和1.23×108拷贝,氨氧化古菌(AOA)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 2.05×107拷贝和0.35×107拷贝,这2种菌群基因拷贝数均在10.1~20.0 cm土层达到最高。回归分析发现,2个稻田中氨氧化细菌(AOB)对氨氧化潜力的贡献率达到90%~94%,而Comammox仅为3%左右,表明氨氧化细菌(AOB)在氨氧化过程中发挥主要作用。 展开更多
关键词 稻田 全程氨氧化细菌 氨氧化细菌 氨氧化古菌 氨氧化潜力
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围垦对崇明东滩湿地全程氨氧化微生物的影响 被引量：1
4
作者 宋怡轩 金锐 +3 位作者 张鑫磊 张洁 贾仲君 张耀鸿 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1196-1202,共7页
全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识,但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限(0、27、51、86 a)稻田表层耕作土壤,采用好氧培... 全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识,但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限(0、27、51、86 a)稻田表层耕作土壤,采用好氧培养试验测定土壤硝化潜力;通过标靶功能基因amoA实时荧光定量硝化微生物的数量变异特征,包括全程氨氧化细菌(Comammox)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)。结果表明,与围垦0 a的自然滩涂湿地相比,围垦27、51、86 a的水稻土净硝化速率从N 2.24 mg/(kg·d)分别增加至N 19.3、11.6和11.4 mg/(kg·d),增幅高达5.1倍~8.7倍。AOA的丰度与围垦年限显著正相关。自然滩涂湿地中AOA和AOB的数量分别为0.34×107 copies/g和1.14×107 copies/g,围垦86 a后增幅最高可达27.9倍。自然滩涂湿地中Comammox Clade A和Clade B的amoA基因拷贝数高于围垦稻田土壤,且Comammox Clade A随着围垦年限增加其丰度显著增加。统计分析发现,AOB与土壤硝化速率显著正相关,可能在围垦水稻土氨氧化过程中发挥了重要作用;而Comammox Clade A和Clade B与土壤总有机碳(TOC)、铵含量(NH4+)呈显著负相关关系,可能更适应于营养贫瘠的滩涂自然湿地土壤。 展开更多
关键词 围垦 全程氨氧化细菌 氨氧化
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全程氨氧化菌的发现及其进展研究
5
作者 史毓文 《现代商贸工业》 2020年第2期191-194,共4页
一百年以来,两段式硝化理论即氨氮先被氨氧化菌氧化为亚硝酸盐氮进而再被亚硝酸盐氧化菌氧化为硝酸盐氮得到了普遍认可。2015年,一种能够将氨氮在体内直接转化为硝态氮的全程氨氧化细菌(COMAMMOX)被人们发现,打破了传统的认知。现今,对C... 一百年以来,两段式硝化理论即氨氮先被氨氧化菌氧化为亚硝酸盐氮进而再被亚硝酸盐氧化菌氧化为硝酸盐氮得到了普遍认可。2015年,一种能够将氨氮在体内直接转化为硝态氮的全程氨氧化细菌(COMAMMOX)被人们发现,打破了传统的认知。现今,对COMAMMOX这种新的脱氮功能细菌已有较多的研究。对全程氨氧化作用的机理以及COMAMMOX细菌的发现、分布以及代谢特征进行了综述,结合现今的研究成果,也对COMAMMOX菌的工程应用提出了三个可能的应用方向:污水处理水厂出水的深度处理;减少N2O气体的排放;富营养化水体的修复。 展开更多
关键词 硝化过程 硝化细菌 全程氨氧化细菌 氮循环
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施肥和淹水管理对水稻土氨氧化微生物数量的影响 被引量：5
6
作者 曹彦强 王智慧 +2 位作者 莫永亮 王梅 蒋先军 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1004-1011,共8页
全程氨氧化细菌(Complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现被认为是氮循环研究的重要进展,但复杂土壤中Comammox与氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)共存的环境驱动机制尚不... 全程氨氧化细菌(Complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现被认为是氮循环研究的重要进展,但复杂土壤中Comammox与氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)共存的环境驱动机制尚不清楚。针对紫色水稻土长期定位试验的植稻淹水(夏季植稻施肥并且全年淹水)管理、休耕冬干(不植稻、不施肥,仅在夏季植稻期间淹水,冬季排水落干)管理,研究了施肥和水分管理对水稻土硝化潜势及氨氧化微生物类群丰度的影响。结果表明,植稻淹水土壤的硝化潜势显著高于休耕冬干,分别为25.0 mg·kg^-1·d^-1、2.11mg·kg^-1·d^-1,相差可达12倍之多。实时荧光定量PCR分析表明,两种管理方式下水稻土中均能检测到Comammox、AOA和AOB,并且其数量均为Comammox>AOA>AOB。植稻淹水中Comammox丰度分别为AOA的8.5倍、AOB的77.3倍,而休耕冬干中Comammox丰度分别为AOA的4.1倍、AOB的490.3倍。相比于休耕冬干管理,植稻淹水刺激了Comammox分支A(Clade A)、AOA和AOB的生长,三者增长倍数分别为9、3、42,但Comammox分支B(Clade B)的降幅高达两倍之多。这些结果表明,与休耕冬干管理相比,28年长期植稻淹水,可能导致水稻土氨氧化微生物类群长期处于低O2胁迫,并选择性促进了Comammox Clade A和AOA的生长,高强度施肥则显著促进了AOB生长,而ComammoxClade A和AOA则具有更广的铵态氮底物适应范围。未来应通过稳定性同位素示踪DNA技术,明确水稻土中数量上占优势的Comammox的功能意义及其与AOA和AOB的相对重要性。 展开更多
关键词 水稻土 硝化潜势 氨氧化古菌 氨氧化细菌 全程氨氧化细菌
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土地利用方式对紫色土全程及半程氨氧化微生物的影响
7
作者 石秀丽 马瑞 蒋先军 《西南大学学报(自然科学版)》 2025年第4期70-79,共10页
探讨土地利用方式对紫色土全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizer,Comammox)、半程氨氧化微生物中氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的影响。在重庆紫色土区域采集林地、旱地... 探讨土地利用方式对紫色土全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizer,Comammox)、半程氨氧化微生物中氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的影响。在重庆紫色土区域采集林地、旱地及水田土壤,测定土壤硝化势和亚硝酸盐氧化势,分析土壤硝化活性;采用定量PCR技术分析Comammox、AOA及AOB的丰度,通过克隆测序技术分析Comammox两个分支clade A和clade B的群落组成并构建系统发育树。结果表明:Comammox与半程氨氧化微生物AOA、AOB类似,广泛分布于不同土地利用方式的紫色土中。不同土地利用方式的紫色土氨氧化微生物丰度存在差异,AOA amoA基因的丰度在林地中达到最大值,为8.26×10^(7)拷贝数/g,比旱地高出1个数量级;而AOB则更适应水田土壤环境,其丰度达到1.38×10^(7)拷贝数/g,分别是林地和旱地的38.4倍和3.4倍。全程氨氧化细菌的两个分支分别在林地和水田中达到最大丰度值,其中clade A在林地中的丰度达到1.85×10^(8)拷贝数/g,clade B在水田中的丰度达到1.48×10^(7)拷贝数/g。在紫色土中,全程氨氧化细菌归属于Nitrospira inopinata。Pearson相关性分析结果表明:AOB与土壤硝化势呈极显著正相关(p<0.01),clade A与硝化势呈显著负相关(p<0.05),clade B与亚硝酸盐氧化势呈显著正相关(p<0.05),说明AOB和全程氨氧化细菌可能是紫色土硝化作用的主要推动者。综合表明:土地利用方式是影响紫色土全程氨氧化细菌及半程氨氧化微生物生态位分化的重要因子。 展开更多
关键词 土地利用方式 紫色土 硝化作用 全程氨氧化细菌 生态位分化
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石灰性紫色土硝化作用及硝化微生物对不同氮源的响应 被引量：10
8
作者 赵伟烨 王智慧 +4 位作者 曹彦强 刘天琳 罗红燕 朱波 蒋先军 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期479-489,共11页
土壤中发生的硝化作用是对p H高度敏感的典型过程。本文采用室内恒温培养法,结合定量PCR和高通量测序,研究石灰性紫色土硝化作用以及氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)、亚硝酸... 土壤中发生的硝化作用是对p H高度敏感的典型过程。本文采用室内恒温培养法,结合定量PCR和高通量测序,研究石灰性紫色土硝化作用以及氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)、亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的丰度与群落结构对不同氮源的响应。结果表明:不同氮源均刺激土壤硝化作用的发生,CO(NH2)2处理下的净硝化速率最大,约是CK处理的4.76倍,(NH_4)2SO4和NH_4Cl处理下的净硝化速率分别为N 3.88和3.34 mg kg-1d-1。相比于(NH_4)2SO4和CO(NH2)2处理,NH_4Cl处理降低了硝态氮的累积量,抑制了铵态氮的减少量。AOB amo A基因拷贝数在28 d培养过程中变化显著(p<0.05),在(NH_4)2SO4和CO(NH2)2处理中呈先增长后降低趋势,在NH_4Cl处理中呈持续增长趋势;而AOA amo A基因拷贝数无显著变化(p>0.05)。说明石灰性紫色土硝化作用的主要推动者是AOB,而不是AOA。在28 d培养过程中,亚硝酸盐氧化细菌占总微生物的比例高于氨氧化细菌和古菌,意味着石灰性紫色土中可能存在全程氨氧化微生物(Comammox)。高通量测序的结果表明:石灰性紫色土中AOB的优势种群为亚硝化螺菌Nitrosospira Cluster 3,AOA的优势种群是土壤古菌Group 1.1b,NOB的优势种群是硝化螺菌Nitrospira。 展开更多
关键词 土壤氮循环 氨氧化细菌 氨氧化古菌 亚硝酸盐氧化细菌 全程氨氧化细菌
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宏基因组技术研究泥岩母质发育的三种不同pH紫色土硝化微生物群落演变规律 被引量：8
9
作者 王智慧 蒋先军 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1933-1944,共12页
【目的】揭示典型农田旱地紫色土硝化微生物的群落组成及其对pH的响应规律。【方法】针对同一母质发育但pH差异显著的3种紫色土,利用宏基因组技术深度测序研究土壤中硝化微生物丰度和群落,包括氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AO... 【目的】揭示典型农田旱地紫色土硝化微生物的群落组成及其对pH的响应规律。【方法】针对同一母质发育但pH差异显著的3种紫色土,利用宏基因组技术深度测序研究土壤中硝化微生物丰度和群落,包括氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA),氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB),亚硝酸盐氧化细菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)和全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizer,Comammox)。【结果】土壤中硝化微生物的丰度占总微生物的2.130%-6.082%。3种紫色土中AOA、AOB和NOB的相对丰度有显著差异:酸性紫色土中AOA的相对丰度显著大于碱性紫色土,而AOB则相反;NOB的相对丰度在中性紫色土中最高。所有土样中均发现了1种全程氨氧化细菌Candidatus Nitrospira inopinata(Ca.N.inopinata),其在中性紫色土中相对丰度最高,占总微生物的0.203%。3种不同pH紫色土中AOA均以Nitrososphaera为主,NOB均以Nitrospira为主;酸性紫色土中AOB以Nitroscoccus为主,而中性和石灰性紫色土中则以Nitrosospira为主。Pearson相关性分析发现,土壤pH和铵态氮是影响硝化微生物丰度最大的两个因子。【结论】Comammox存在于3种不同pH紫色土中,且偏好中性环境;AOA、AOB和NOB群落结构和相对丰度都存在显著差异,结合相关性分析发现土壤pH和铵态氮是导致差异最重要的两个因子。 展开更多
关键词 氨氧化细菌 氨氧化古菌 亚硝酸盐氧化细菌 全程氨氧化细菌 氮循环
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