季节性河流好氧氨氧化微生物的时空分布及网络互作研究——以漕河为例

作者：肖满义; 王衫允^*; 李祎飞; 余杰; 秦瑜; 姜丽萍; 邹华^*; 祝贵兵

来源：环境科学学报, 2023, 43(12): 238-249.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2023.0368

• 完全氨氧化
• 氨氧化细菌
• 氨氧化古菌
• 岸边带
• 氨单加氧酶功能基因
• 宏基因组

好氧氨氧化是硝化过程的关键步骤，第3种好氧氨氧化微生物—完全氨氧化细菌(Complete Ammonia Oxidizer,Comammox)的发现进一步完善了人们对硝化过程的认识.Comammox被发现广泛分布于自然和人工生态系统，但其在季节性河流的时空分布及生态网络互作关系的研究较少.本研究应用实时荧光定量q PCR、宏基因组测序和氨单加氧酶功能基因(amo A)特异性分析等方法，探究了不同水文时期漕河岸边带和开阔水体表层沉积物中Comammox等好氧氨氧化微生物的丰度、分布、群落结构、共生模式及关键环境因子.结果表明，Comammox的amo A基因丰度(106～108 copies·g-1)最高，显著高于氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing Archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing Bacteria,AOB)，与宏基因组分析得到相对丰度结果一致.Spearman相关性和冗余分析表明，含水率(Moisture content)是Comammox等好氧氨氧化微生物丰度的关键影响因子.生物多样性和主坐标分析(Principle Coordinate Analysis,PCo A)表明，Comammox等好氧氨氧化微生物的群落结构具有明显的时间异质性，其α多样性在丰水期高于枯水期.季节性河流沉积物中Comammox菌主要为Nitrospira sp.SCGC AG-212-E16，相对丰度可达21.4%±6.4%；其次为Nitrospira sp.SG-bin-1、Candidatus Nitrospira nitrificans和Candidatus Nitrospira nirosa.结合分子生态网络分析进一步发现，Nitrospira sp.SCGC AG-212-E16是Comammox群落的关键菌种，起主要的群落内部连接功能.本研究揭示了Comammox细菌在河流生态系统中的高丰度和时空异质性，对进一步研究Comammox等好氧氨氧化微生物在硝化过程中的贡献以及河流氮污染的治理具有重要意义.

• 单位
  中国科学院; 中国科学院生态环境研究中心; 苏州科技大学; 江南大学; 土木工程学院