青藏高原濕地和東北三江平原濕地是我國(guó)最重要的濕地生態(tài)功能區(qū)。作為自然界最大的甲烷排放源，濕地土壤的甲烷循環(huán)受到廣泛關(guān)注。土壤中甲烷氧化微生物是能夠利用甲烷為唯一碳源和能源的微生物，其在濕地甲烷氧化過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。已有研究表明，土壤溫度的增加會(huì)促進(jìn)甲烷的氧化，大多數(shù)嗜溫性的甲烷氧化菌能在25-35℃發(fā)揮最大活性，在酸性泥炭地，溫度可以直接影響甲烷單加氧酶的活性，也可以間接改變其群落結(jié)構(gòu)從而促進(jìn)濕地甲烷循環(huán)。然而，在寒冷生態(tài)系統(tǒng)中活性甲烷氧化菌對(duì)增溫的響應(yīng)機(jī)制目前并不明確。

基于此，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所褚海燕課題組采集三江平原沼澤濕地和海北站沼澤濕地土壤，利用DNA-SIP穩(wěn)定性同位素標(biāo)記技術(shù)、高通量測(cè)序技術(shù)和定量PCR技術(shù)，探究土壤中甲烷氧化微生物對(duì)增溫（10℃，15℃，20℃和25℃）的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)果表明溫度顯著增加甲烷氧化勢(shì)，改變活性甲烷氧化菌群落，I型甲烷氧化菌特別是甲基桿菌屬（Methylobacter）主導(dǎo)甲烷氧化過程。結(jié)構(gòu)方程模型表明，增溫主要是直接影響甲烷氧化潛勢(shì)，也可以間接改變土壤性狀進(jìn)而改變甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)促進(jìn)甲烷氧化。在底物充足的情況下，指示菌群甲基桿菌屬（Methylobacter）、甲基孢囊菌屬（Methylocystis）、甲基八疊球菌屬（Methylosarcina）中的某些類群可能在甲烷氧化菌群落的種間互作中發(fā)揮重要作用，這些指示菌可能是該地區(qū)潛在發(fā)揮碳匯作用的優(yōu)秀種質(zhì)資源。該研究探明活性甲烷氧化微生物對(duì)增溫的響應(yīng)機(jī)制，為應(yīng)對(duì)全球變化、保護(hù)濕地生態(tài)服務(wù)功能、合理利用種質(zhì)資源提供科學(xué)依據(jù)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071720302509

不同溫度條件下115個(gè)核心甲烷氧化菌的系統(tǒng)發(fā)育親緣關(guān)系

結(jié)構(gòu)方程模型揭示增溫對(duì)三江平原（左）和海北沼澤濕地（右）甲烷氧化潛勢(shì)的影響