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碳酸盐岩的风化作用是岩溶地区最基本和最常见的地质地球化学作用，也是岩溶环境中岩-土-水-大气-生物相互作用的主要形式和元素表生地球化学循环的重要环节，长期以来受到世界各地学者的广泛关注，但是微生物在碳酸盐岩风化作用过程中的作用却长期受到忽视。由于微生物数量巨大，种类繁多，分布广泛和代谢类型多样，它们推动着自然界碳、氮等元素的循环，参与一系列生物地球化学过程，在喀斯特地区碳酸盐岩风化作用过程中扮演着不可替代的重要角色。本文以贵州喀斯特地区碳酸盐岩两种主要岩石类型白云岩和石灰岩为研究对象，采用构建克隆文库与限制片段长度多态性分析(RestrictionFragmentLengthPolymorphism，RFLP)的非培养方法，并结合传统的分离培养方法研究碳酸盐岩表生微生物(包括细菌、真菌和古菌)群落多样性，为我们进一步开发利用喀斯特环境的微生物资源以及正确认识微生物在碳酸盐岩风化及成土过程中的作用提供重要的参考资料。主要研究结论如下:
1.非培养方法研究碳酸盐岩表生细菌多样性结果表明，白云岩表生细菌分属于七大细菌类群:变形细菌门(Proteobacteria，包括Alpha-，Beta-和Delta-三个亚门)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和绿弯菌门(Chloroflexi)，其中变形细菌和蓝细菌是优势类群;石灰岩表生细菌可分为九大类:变形细菌门(Proteobacteria，包括Alpha-和Delta-两个个亚门)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、浮霉菌门(Planctomycetes)和CandidatedivisionTM7，其中变形细菌、放线菌和蓝细菌是优势类群。两种岩石表生细菌类群较为相似，但在群落组成上有微小差异，且白云岩表生细菌多样性程度稍高于石灰岩。两种类型碳酸盐岩表生细菌优势类群均为蓝细菌和变形细菌，放线菌也占一定比例，这三大类细菌可能在碳酸盐岩风化作用过程中发挥重要作用。
2.扫描电镜观察白云岩和石灰岩样品发现岩石表面存在一些真菌菌丝样结构。非培养方法对碳酸盐岩表生真菌多样性的研究结果表明:子囊菌门(Ascomycota)是白云岩和石灰岩的第一优势真菌类群。本研究还检测到了担子菌门(Basidiomycota)和另外两个真核生物类群即苔藓植物门(Bryophyta)和绿藻门(Chlorophyta)，但它们在两种岩石中所占的比例很小。地衣型真菌瓶口衣属(Verrucaria)是白云岩和石灰岩表生真菌的优势属。其它地衣型真菌，比如橙衣属(Caloplaca)、外瓶霉属(Exophiala)和Botryolepraria在两种岩石环境中也有检测到。地衣型真菌可以和藻类共生形成地衣，是碳酸盐岩风化成土的先锋生物类型。曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)在自然界中的分布广泛，在本研究中也有检测到。两种岩石克隆文库中的大部分序列与数据库中最相似序列相似率低于97％，说明在白云岩和石灰岩表生环境中可能存在许多新的真菌物种。
3.采用非培养方法对碳酸盐岩表生古菌多样性进行研究，结果表明，本研究中白云岩和石灰岩表生古菌序列均为泉古菌门(Crenarchaeota)。本研究所获得的白云岩和石灰岩表生古菌的同源序列全部是未可培养的，大多来自于各种土壤以及岩石环境，表明所研究的白云岩和石灰岩表生古菌多是土壤和岩石环境中的古菌类型。多样性指数表明，这两种环境中的古菌多样性比相应环境下的细菌和真菌多样性程度低很多，同时白云岩表生古菌多样性程度稍高于石灰岩。
4.采用纯培养法和基于rRNA基因序列的系统发育分析对白云岩和石灰岩表生可培养细菌和真菌多样性进行研究。细菌多样性结果表明，白云岩和石灰岩表生可培养细菌均分属于4大细菌类群:变形菌门(Proteobacteria，包括Alpha-，Beta-和Gamma-三个亚门)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。在两种岩石上变形菌门均为第一大优势类群，而又以Gammaproteobacteria所占比例最高，在系统发育上多与假单胞菌属(Pseudomonas)关系密切，成为分离获得的最优势属。放线菌门和芽孢肝菌属(Bacillus)在两种岩石环境中也普遍存在。真菌多样性结果表明，在两种岩石上仅分离到了少量真菌，均属于子囊菌门，且为环境中比较常见的真菌类型，说明在两种岩石上的可培养真菌资源非常有限。
5.对比非培养和培养方法可以看出，非培养方法所获得的微生物种类较培养方法多得多，更能够客观地反映碳酸盐岩表生微生物多样性，但非培养法所获得的序列也有一些未找到与培养法获得的微生物的同源序列，这两种方法互为补充，更加全面地反映碳酸盐岩表生微生物多样性。
本项研究结果显示，碳酸盐岩表生微生物多样性丰富，既包括自养微生物(如固氮和光合作用的蓝细菌、非产氧光合的绿非硫细菌)，也有异养微生物(如变形细菌、放线菌、酸杆菌、拟杆菌、厚壁菌等细菌和异养真菌及古生菌)，这些岩石微生物之间的关系是相互协作和共生，它们在贵州喀斯特地区碳酸盐岩风化成土这一漫长的地质演化过程中发挥了不可替代的重要作用。