昆侖山埡口深層多年凍土微生物多樣性及構(gòu)建機(jī)制研究.pdf

1、多年凍土（permafrost）是地球上陸地冰凍圈的重要組成部分并且代表了一個(gè)關(guān)鍵的有機(jī)碳庫(kù)。微生物，包括細(xì)菌、古菌、光養(yǎng)性的藍(lán)細(xì)菌和綠藻、真菌以及原生動(dòng)物，構(gòu)成了多年凍土中主要的生物量與物種多樣性，并影響著多個(gè)重要的生物地球化學(xué)過(guò)程。近幾十年來(lái)，全球氣候變暖對(duì)多年凍土環(huán)境的影響備受關(guān)注，多年凍土融化以及微生物降解土壤有機(jī)質(zhì)所導(dǎo)致的溫室氣體（二氧化碳、甲烷和一氧化二氮）釋放被認(rèn)為是陸地生態(tài)系統(tǒng)向全球大氣系統(tǒng)反饋的主要途徑之一。確定凍土微

2、生物群落的組成并理解它們的功能角色以及其如何響應(yīng)氣候變化和多年凍土融化，是生態(tài)學(xué)家當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。青藏高原是獨(dú)特而脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，該地區(qū)分布的低緯度、高海拔多年凍土對(duì)于氣候變化尤為敏感。然而，與兩極地區(qū)相比，青藏高原凍土微生物研究相對(duì)薄弱，難以為世界上其他地區(qū)開(kāi)展的凍土微生物研究以及該地區(qū)其他學(xué)科的研究提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。本文以取自青藏高原腹地昆侖山埡口盆地的凍土樣品為材料，研究了凍土微生物（細(xì)菌、古菌和真菌）的生理生化特性、多

3、樣性與群落結(jié)構(gòu)，探討了凍土微生物群落的空間分布格局及生態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)制。主要結(jié)果摘要如下：
　?。?）青藏高原昆侖山埡口多年凍土中微生物總數(shù)介于108~109個(gè)/克之間，可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量為103~106 CFU/克土壤（干重）；系統(tǒng)發(fā)育分析表明可培養(yǎng)細(xì)菌多樣性很高且隸屬于放線菌門（Actinobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）和異常球菌-棲

4、熱菌門（Deinococcus-Thermus）5個(gè)類群的44個(gè)屬，其中優(yōu)勢(shì)屬為節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）、嗜冷桿菌屬（Psychrobacter）、動(dòng)性球菌屬（Planococcus）、芽孢桿菌屬（Bacillus）及細(xì)桿菌屬（Microbacterium）；生理生化特性研究表明分離的細(xì)菌菌株大多為耐冷菌，少數(shù)則具有嗜冷和嗜溫特征，并且93.6％和49.0%的菌株分別具有耐堿和耐鹽能力?？膳囵B(yǎng)真菌數(shù)量很低，介于0~103 C

5、FU/克土壤（干重）之間，其隸屬于子囊菌門（Ascomycota）和擔(dān)子菌門（Basidiomycota）的5個(gè)屬：地絲霉屬（Geomyces）、枝孢霉屬（Cladosporium）、鏈格孢屬（Alternaria）、紅酵母屬（Rhodotorula）與隱球酵母屬（Cryptococcus）。
　?。?）從青藏高原昆侖山埡口凍土中共發(fā)現(xiàn)62個(gè)真菌分子種，包括25個(gè)新種；真菌群落隸屬于子囊菌門、擔(dān)子菌門和毛霉亞門（Mucoromyc

6、otina）3個(gè)類群的10個(gè)綱，其中座囊菌綱（Dothideomycetes）的多樣性和相對(duì)豐度均最高；一些真菌類群廣泛存在于世界各地的多年凍土環(huán)境中，可能代表了世界廣布的嗜冷或耐冷真菌；真菌群落組成隨著深度變化，且在活動(dòng)層和永凍層間差異顯著，土壤電導(dǎo)率是影響真菌群落組成的重要因子。
　?。?）在青藏高原昆侖山埡口凍土巖芯中，共檢測(cè)出191個(gè)細(xì)菌分子種，隸屬于14門、52目，其中包括19個(gè)新目和108個(gè)新種，且變形菌門為優(yōu)勢(shì)類群；

7、細(xì)菌群落的α多樣性隨深度增加而降低，且活動(dòng)層樣品中多樣性高于永凍層；細(xì)菌群落同樣隨深度變化，且相對(duì)于永凍層，活動(dòng)層樣品中群落組成差異更大；多種測(cè)量的土壤理化因子影響了細(xì)菌群落組成，其中土壤碳氮比和有機(jī)碳含量的影響尤為顯著。
　?。?）相比于細(xì)菌，古菌群落的多樣性很低，共檢測(cè)到17個(gè)分子種，隸屬于奇古菌門（Thaumarchaeota）與廣古菌門（Euryarchaeota）的3個(gè)綱：Group I.1a、Group I.1b和熱原

8、體綱（Thermoplasmata），其中包括1個(gè)新目和13個(gè)新種；高達(dá)99%的古菌克隆與三個(gè)已知的氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea。AOA）Candidatus Nitrosoarchaeum limnia、Candidatus Nitrososphaera gargensis和Nitrososphaera viennensis親緣關(guān)系密切；該結(jié)果暗示了氨氧化古菌在該地區(qū)多年凍土生態(tài)系統(tǒng)的碳氮循環(huán)過(guò)程中扮