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摘要
本研究通过对长期保存的土壤标本中甲烷氧化菌的复苏和富集培养，明确了活性甲烷氧化菌类群及其氧化甲烷潜力，同时分析了对长期干旱胁迫有较强抗逆性的甲烷氧化菌种类。研究主要针对自然风干保存83～87年的采集自福建龙岩荒地、江西南昌水田、四川华阳旱地、甘肃榆中林地、青海湟源和青海都兰牧场的6个土壤标本进行了高浓度甲烷条件下的微宇宙培养，利用气相色谱法测定了甲烷气体浓度动态变化情况以研究其甲烷氧化能力；在获得富集培养物后提取基因组DNA，利用16S rRNA和pmo A基因高通量测序分析了整体微生物和甲烷氧化菌的群落结构；同时，利用两种基因的长片段克隆测序对优势甲烷氧化菌序列进行了系统发育分析。结果显示：经过短暂的复苏，6例土壤档案样品均表现出强烈的甲烷氧化活性，前两代富集液甲烷氧化速率较慢，甲烷氧化速率仅为1.4～3.8μg/(mL·h)，而第三代富集液的甲烷氧化速率达到了4.9～7.7μg/(mL·h)。其中，福建龙岩、江西南昌、青海都兰3个样品的富集物还可以将高浓度甲烷持续氧化到大气甲烷浓度(1.8μL/L)以下。高通量测序结果表明，6种富集物中甲烷氧化菌在细菌总量中的占比为39%～85%;pmoA功能基因分析表明，富集物中的优势甲烷氧化菌均为Methylocystis (Type Ⅱa)。克隆序列的系统发育分析表明，富集到的Methylocystis种类和已知的Methylocystis rosea strain BRCS1亲缘关系最近，16S rRNA基因相似性为99.86%,pmoA基因相似性为99.05%。可见，Type Ⅱa型Methylocystis属甲烷氧化菌具有强大的抗干旱胁迫的能力，经80年的风干保存后其活性仍可以迅速恢复，Type Ⅱ甲烷氧化菌在未来将拥有更大的应用空间和价值。此外，长期保存的土壤档案样品仍具有较高的潜在生物活性，因此风干保存的土壤样品同样具有重要的微生物学研究价值。
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单位中国科学院南京土壤研究所; 土壤与农业可持续发展国家重点实验室; 中国科学院大学
