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目前有关永冻土甲烷氧化菌的报道主要集中高纬度极寒地区,而对高原性质的若尔盖高寒湿地的研究未见报道,因而对该地区土壤中甲烷氧化菌的多样性、丰度和活性调查具有重要的生态学意义。本研究以若尔盖湿地不同生境条件下的土壤样品为研究对象,利用多种分子生态学方法对该地区甲烷氧化菌的多样性、丰度及活性进行研究。得出以下结果:
(1)16S rRNA基因TypeⅠ和TypeⅡ型甲烷氧化菌克隆文库、pmoA基因克隆文库以及T-RFLP结果均显示若尔盖湿地的甲烷氧化菌有Methylobacter、Methylococcus属的TypeⅠ型甲烷氧化菌和Methylocystis属的TypeⅡ型甲烷氧化菌。并且以Methylobacter属的甲烷氧化菌为主。非植物根际氧化土壤中未检测到TypeⅡ型甲烷氧化菌的存在。DGGE方法显示好氧和厌氧土壤之间,各个植物根际土壤之间多样性差异不大。但有植被和无植被之间差异较大,表明若尔盖湿地植被对甲烷氧化菌多样性影响很大。
(2)对不同生境下甲烷氧化菌多样性的研究均发现若尔盖湿地有环境特异性甲烷氧化菌存在,这种环境特异性的甲烷氧化菌与Methylobacter属有较近的亲缘性。
(3)实时定量PCR结果显示:若尔盖湿地中细菌总数可达到1010 g-1(dw),甲烷氧化菌占其中的10%左右。好氧和厌氧土壤中pmoA基因的拷贝数为106 g-1(dw),好氧土壤是厌氧土壤pmoA基因的拷贝数的1.5倍左右;植物根际土壤总pmoA基因的拷贝数为107-108g-1(dw),三种植物中以刚毛荸荠pmoA基因拷贝数最多。PLFA结果同样显示若尔盖湿地甲烷氧化菌以TypeⅠ型甲烷氧化菌为主,TypeⅠ型甲烷氧化菌PLFA含量是TypeⅡ型甲烷氧化菌的2倍多;属特异性甲烷氧化菌实时定量PCR结果显示,Methylobacter属是三种不同植物根际的优势菌群,Metylocystis属次之,Methylococcus最少。这一结果与通过T-RFLP半定量得出的结果相一致。
(4)实时定量RT-PCR检测若尔盖湿地植物根际土壤中甲烷氧化菌活性程度。结果显示TypeⅠ和TypeⅡ型甲烷氧化菌在若尔盖湿地都有活性。Methylobacter和Methylocystis属是两个活性最高的属,分别属于TypeⅠ和TypeⅡ型甲烷氧化菌。
(5)甲烷氧化速率是最终反映甲烷氧化速率的重要指标,测定结果显示刚毛荸荠根际土壤中的甲烷氧化速率为58 nmol day-1 g-1(dw),两栖蓼根际土壤中的甲烷氧化速率为26 nmol g-1 day-1(dw),木里苔草的根际土壤甲烷氧化速率为23nmol g-1 day-1(dw)。