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水稻土中铁氧化物对产甲烷古菌群落结构的影响

本站小编 Free考研考试/2021-12-31

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摘要:产甲烷菌广泛分布在淹水水稻土等各种厌氧环境中,在全球气候变化、碳循环和能源等领域都发挥着重要的作用。研究发现,厌氧条件下,水稻土中铁氧化物的生物还原会抑制产甲烷菌的甲烷合成作用。然而,目前关于铁氧化物对产甲烷菌群落结构的影响报道较少。通过泥浆厌氧培养实验,向采集的水稻土中添加甲酸盐作为甲烷合成的底物(Control,CK处理),并设置添加水铁矿作为体系中唯一电子受体的处理组(Ferrihydrite,Fh处理)。培养结束后,与CK相比,添加水铁矿显著降低了古菌在总微生物群落中的占比,但对古菌群落的物种多样性和均一度没有显著影响;且两组处理中优势种均为操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)2056和OTU 911(76%-80%)。这说明碳源相同时,产甲烷菌的群落结构不受铁氧化物的影响。本研究为探索土壤中微生物铁还原与碳循环耦合的分子机制奠定基础。



Abstract:Methanogens are widely distributed in anaerobic environment, such as flooded paddy soils, and are of vital importance in global carbon cycling, climate change and clean energy utilization. Previous studies found that microbial reduction of iron oxides, which are the most abundant oxides in paddy soils, could inhibit methanogenesis as ferric iron acts as a competitive electron acceptor. However, the effects of iron oxides on methanogens communities are less reported. By anaerobic incubation experiments added with formate only (control, CK) and both formate and ferrihydrite (Fh treatment), combined with 16S rRNA gene sequencing technique, we explored the changes of archaea communities induced by iron oxides in flooded paddy soil. Our results showed that compared to CK, adding ferrihydrite significantly reduced the proportion of archaea in total microbial community after incubation. At the operational taxonomic unit (OTU) level, a total of 21 OTUs were found at the end of incubation, 15 of which were detected both in CK and Fh treatments. Meanwhile, the addition of formate induced a lower shannon index and a higher simpson index of archaea community, indicating that the species richness and evenness were reduced. OTU 2056 and OTU 911 were enriched significantly, becoming the dominant and occupying 76%-80% in whole archaea communities, but the relative abundance of other OTUs decreased. However, the addition of ferrihydrite had no significant effect on the alpha diversity (shannon index and simpson index) and dominant strains. By means of phylogenetic tree analysis, OTU 2056 and OTU 911 had a close affinity with Methanobacterium bryantii which has been reported as hydrogenotrophic methanogens that could utilize formate. It thus indicates that iron oxides may only reduce the release of methane by inhibiting the growth of methanogens, but have no selective effect on the strains that act as the key role. This study helps to lay a foundation for exploring the microbial coupling of iron reduction and carbon cycling in soils.





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https://www.ecologica.cn/stxb/article/pdf/stxb201905070920

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    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 台风“山竹”对深圳城市绿地及生物量的影响
    摘要:台风是影响沿海城市绿地生态系统最主要、最频繁的自然干扰因子。2018年9月的台风"山竹"以强台风等级袭击深圳,陆地最大阵风达46.5m/s(15级)。以深圳市区绿地(公园绿地、居民区绿地、行道树)中的乔木为研究对象,通过灾后实地调研,采用相关统计方法以及生物量评估方法,探讨了台风"山竹"对深圳 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
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    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 高寒草甸退化对祁连山土壤微生物生物量和氮矿化速率的影响
    摘要:为深入了解高寒草甸退化对草原生态系统中土壤微生物碳氮量、土壤氮矿化及土壤微生物相关酶的变化特征,以祁连山东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和极度退化)的高寒草甸为研究对象,采集了深度为0-10cm的土壤样品,并对不同退化程度高寒草甸中植物因子、土壤理化性质、土壤氨化速率、土壤硝化 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 草本凋落物与尿素联合修复对油污土壤生物化学性质的影响
    摘要:为研究植物残体配合施氮对石油污染土壤生物学和化学性质的综合修复能力,以紫花苜蓿(Medicagosativa)、铁杆蒿(Artemisiagmelinii)和小冠花(Coronillavaria)3种广泛分布于陕北石油污染区的草本植物凋落物为对象,分别在配合施氮调节土壤C:N为25:1和不配合 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
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    摘要:选取闽江河口潮汐湿地短叶茳芏枯落物为研究对象,通过设置不同盐度(0、5、10、15)和淹水程度(不浸没分解袋,淹水Ⅰ和持续浸没分解袋,淹水Ⅱ)等处理,分析枯落物分解过程中可溶性有机物(DOM)的含量及组成结构的紫外光谱、荧光光谱和红外光谱学等变化特征。研究结果表明,在181d的分解过程中,枯落 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 扎龙湿地不同生境芦苇种群根茎构件的年龄结构
    摘要:芦苇是典型的长根茎型克隆植物,天然种群主要依靠根茎的营养繁殖进行更新。采用单位土体挖掘取样,按实际生活年限划分根茎龄级的方法,对扎龙湿地芦苇种群不同龄级根茎进行调查。结果表明,6月份,4个生境芦苇种群根茎构件均由2-6a的5个龄级组成,7-10月份均由1-6a的6个龄级组成。6-10月份,1a ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
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    摘要:利用植物稳定山体边坡是一种环保、经济、可持续的生物工程措施,符合生态文明建设新理念。以亚热带典型散生竹种毛竹和雷竹地下系统结构为研究对象,描述毛竹和雷竹根系在土壤中的空间分布状况,探究影响毛竹和雷竹地下系统生物力学性质的因素。结果表明:随着土层的深入,3个径级的毛竹和雷竹根系长度和体积所占比重 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 山西陵川南方红豆杉自然保护区鹅耳枥植物群落谱系结构特征
    摘要:分析植物群落谱系结构,可以探究乔木层、灌木层和草本层物种对环境变化的响应情况。以山西陵川南方红豆杉自然保护区鹅耳枥群落为研究对象,采用样方法,分别从不同径级和不同坡向对鹅耳枥群落净谱系亲缘关系指数(Netrelatednessindex,NRI)和净最近种间亲缘关系指数(Nearesttaxo ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
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    摘要:土壤高钙胁迫是干旱-半干旱区影响树木生长的重要环境因子,为阐明干旱-高钙对树木非结构性碳水化合物(Non-structuralcarbohydrate,NSC)的含量和分配的影响,以麻栎幼苗为研究对象,阐明干旱和干旱-高钙条件对其生长、光合特征及非结构碳水化合物含量与分配的影响。结果表明:干旱 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 不同放牧对滇西北高原泥炭沼泽土壤氨氧化微生物群落的影响
    摘要:氨氧化由氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)共同执行,是土壤硝化过程的第一步和限速步骤。放牧过程中,动物啃食、排泄和践踏等行为将影响土壤氨氧化微生物群落,但目前关于不同类型放牧对湿地氨氧化微生物群落结构及其多样性的影响尚不清楚。利用IlluminaMise高通量测序技术,对比研究牦牛放牧 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31