南极普利兹湾夏季不同层次海冰及冰下海水古菌丰度和多样性

为了解南极普里兹湾夏季不同层次海冰及冰下海水中古菌丰度及群落组成,利用荧光原位杂交(filter in situ hybridization, FISH)技术对海冰及海水样品中古菌进行定量研究,通过构建16S rRNA基因文库对不同层次海冰及冰下海水中古菌进行多样性分析,并结合环境因子进行相关性分析。荧光原位杂交结果表明,古菌的平均丰度随着海冰层次的下降呈下降趋势,初步推断可能受海冰中铵离子影响所致;16S rRNA基因文库分析结果表明,仅在海冰底部样品中检测到古菌,且全部16S rRNA基因序列为泉古菌（Crenarchaeota）,与来源于北极海水、海冰中古菌16S rRNA基因序列相似性最高,属于泉古菌海洋类群I（Marine Group I Crenarchaeota）;冰下海水古菌多样性较高,主要归属于泉古菌Marine Group I和广古菌（Euryarchaeote）Marine Group II 、III。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川前沿冻土活动层古菌群落的垂直分布格局

采用免培养的PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)指纹、 克隆测序、 系统发育分析对天山乌鲁木齐河源1号冰川前沿高山草甸冻土活动层古菌群落的垂直分格局进行了研究.结果表明: 1号冰川前沿高山草甸冻土活动层存在一些优势种群, 在所有6个取样深度的土层中均有分布.但不同深度土层古菌群落结构存在明显的差异, 在浅表层检测到一些特异的序列, 系统发育分析表明: 它们分别隶属于广古菌门(Euryarchaeota)的盐杆菌纲(Halobacteria)和热原体纲(Thermoplasmata), 而在深层土样没有检测到. 1号冰川前沿高山草甸带冻土活动层古菌群落以奇古菌(Thaumarchaeota)类群占据绝对优势, 全部隶属于被称为group1.1b的谱系.其中, 一些序列与不可培养的Nitrososophaera氨氧化古菌序列亲缘关系较近, 可能预示着这些中温泉古菌在氨氧化过程中发挥着重要作用, 对其群落结构及生态学贡献还有待更深入研究.     

古菌生物标志物古海水温度指标TEX86研究进展

TEX86是最近几年提出的一个古海水温度重建指标,它是基于由古菌的一个分支Marine Crenarchaeota所产生的一组生物标志物(GDGTs)的比值。培养实验、水体颗粒物及大洋表层沉积物的研究结果都显示,温度是TEX86指标的主要影响因素,而盐度、营养盐等其他环境因子对TEX86指标无明显影响。由于陆源物质中也含有少量GDGTs,TEX86重建近海温度记录会有较大的误差。但是TEX86和另一个生物标志物指标BIT的同时测定也使TEX86用于近海古温度重建。与通常用的U37K'古海水温度指标相比,TEX86指标可以应用于高于29℃的高温海域,目前已被成功地应用于地质历史中高温期古海水温度的重建。TEX86指标将为重建西太平洋古温度记录提供一种有效的方法。     

海南岛东部501站位沉积物古细菌多样性研究

从海南岛东部501站位沉积物中扩增古菌16S rRNA基因构建文库,并对得到的OTU(Operation taxonomic units)进行系统发育学分析.古菌文库由泉古生菌(Crenarchaeota)和广古生菌(Euryarchaeota)构成,其中泉古生菌占总克隆文库的96.8%,由I型海洋泉古生菌(Mrain...     

真光层海水过饱和甲烷的来源及机制探讨

真光层海水中普遍存在甲烷过饱和现象,尤其是天然气水合物区真光层的甲烷明显异常。由于临近海气界面,真光层过饱和甲烷与大气甲烷排放及全球温室效应密切相关。目前,对真光层海水的过饱和甲烷来源仍没有统一的认识。综合前人研究成果梳理了真光层海水过饱和甲烷的来源,归纳了真光层海水过饱和甲烷现象形成的影响因素,进一步探讨了原位微生物可能参与的甲烷代谢机制。真光层过饱和甲烷可能来源于沉积物、临近河流或原位微生物,且受区域、季节、营养盐等多种因素的影响。由于受氧气影响,真光层海水甲烷产生的代谢机制有其特殊性,目前推测微生物可能依旧利用常规的产甲烷途径,它们存在于海水微厌氧环境中,或自身形成抵抗氧气影响的能力;此外,微生物也可能选择对氧不敏感的新的产甲烷途径。因此,针对天然气水合物区真光层甲烷过饱和现象,开展甲烷的来源和代谢机制的研究,以期为天然气水合物试采与开发的环境评价提供理论支撑,并为探究海水甲烷对大气及全球气候的影响提供理论依据。     

Organic Geochemical Microanalysis by Time‐of‐Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF‐SIMS)

Time‐of‐flight secondary ion mass spectrometry (ToF‐SIMS) is a powerful method for the chemical analysis of solid surfaces. In this paper, the capabilities and limitations of this technique and the potential for its use in geochemical research are outlined. Using ToF‐SIMS, the chemical composition of sample structures down to 10–100 μm can be determined, without the need for pre‐selection or labelling of the analysed substances. In addition, the lateral distribution of organic and inorganic compounds can be mapped in geochemical samples at a resolution in the micrometre range. The capabilities of the technique in geochemistry are illustrated by two examples. In the first example, it is shown that ToF‐SIMS can be used to detect biomarkers in oil samples, making it a promising method for the analysis of biomarkers in fluid inclusions. In the second example, a number of specific lipid biomarkers were identified and mapped on the surface of a microbial mat cryosection surface. Post‐measurement optical microscopy correlated the localisation of the lipids with the presence of methanotrophic archaea in the microbial mat.     

“四深”微生物的地质作用——从气候环境变化到生态灾难

“四深”微生物是指深海、深地、深空和深时环境的微生物,特别是细菌、古菌、真菌、病毒等。人们对“四深”微生物的了解非常有限,是亟待突破的地球生物学前沿领域。“四深”微生物的研究对理解地球生命起源、界定生物圈的边界条件、促进地球科学与生命科学以及行星科学之间的交叉融合具有不可替代性的贡献。随着我国深海、深空、深地等重大工程计划的推进,一系列与“四深”微生物有关的前沿科学问题不断提出,包括地质微生物与气候环境的相互作用、地质微生物的生物安全与生态安全、地质微生物参与的隐匿地质过程等。特别是,“四深”环境活性氧自由基对微生物的影响、地质病毒对生物演化和地质过程的影响等前沿领域都亟待突破。活性氧自由基能对生物分子、细胞、组织和器官,乃至整个生物圈的演化以及微生物地质作用都产生重要影响。病毒引发了现代和近代诸多全球性疫情爆发,地质病毒则可能对生物的背景灭绝和大灭绝以及一些地质过程产生影响。     

氮素和水分添加对贝加尔针茅草原土壤氨氧化微生物群落结构的影响（英文）

应用PCR-DGGE技术研究了连续2年氮素、水分添加处理对贝加尔针茅草原土壤氨氧化细菌(AOB)16S r RNA基因和古菌(AOA)amo A基因遗传多样性的影响。结果表明,土壤硝化势在水分添加低氮(N30)和非水分添加高氮(N300)处理下较对照显著升高(P0.05),在水分添加高氮(N200、N300)处理下较对照急剧下降(P0.05)。不同处理下氨氧化细菌的群落结构变化较氨氧化古菌敏感,氮素添加显著改变了氨氧化微生物的群落结构,在高氮素处理下,氨氧化细菌的多样性指数有下降的趋势,而古菌的多样性则有升高的趋势,表明氨氧化古菌在高氮素下生长比较活跃。发育树分析的结果表明,非水分添加处理下,氨氧化细菌的群落由亚硝化螺菌属的Cluster 1、Cluster 3和Cluster 4组成,水分添加处理下由亚硝化螺菌属Cluster 3、Cluster 4和亚硝化单胞菌属的Cluster 6组成,而氨氧化古菌群落在水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和water lineage组成,在非水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和Cluster 5组成,两种水分输入机制下,氨氧化微生物群落的不同组成说明,水分在调节氨氧化微生物群落结构方面有重要作用。此外,氨氧化细菌群落多样性与全氮,NH4+和NO3-的含量呈显著负相关,而古菌群落与其呈显著正相关,说明氨氧化细菌与古菌对氮素和水分添加有不同的且互补的反应机制。     

天然湿地土壤产甲烷菌及其影响因子研究进展

综合评述了天然湿地产甲烷菌种类、主要产甲烷途径的空间变异及其影响因子。温度不仅可以改变产甲烷菌群落结构和功能,也可影响产甲烷菌功能发挥,目前有关温度对湿地土壤甲烷产生的影响机制有待揭示。以乙酸为底物的产甲烷菌大多生存于维管束植物生长的湿地,H₂/CO₂还原则为苔藓泥炭沼泽甲烷产生的主要途径;在pH<4.7的偏酸性湿地中,自由态乙酸可以降低乙酸发酵型产甲烷菌活性,而氢营养型产甲烷菌和部分其他微生物可能具有自身的弥补机制。还提出今后中国沼泽湿地产甲烷菌和甲烷排放有待加强研究的主要内容。