海岸带沉积物中氮循环功能微生物多样性
海洋中微生物的多样性与生物地球化学循环
海洋中微生物的多样性与生物地球化学循环海洋占地表面积的71%以上，其中微生物是海洋生态系统中不可或缺的组成部分之一。
微生物包括细菌、古菌、病毒、真菌等种类众多的生物群落。
在海洋生态系统中，微生物的多样性高，数量大，功能复杂，对于维持海洋的生物地球化学循环和生态系统的平衡具有重要作用。
1. 微生物的多样性海洋生态系统中细菌和古菌所占生物多样性的比例非常大。
它们分解了海洋浮游有机物的一部分并转化为溶解态有机碳和营养盐，进而为海洋食物链的其他生物提供了营养物质。
海洋中的细菌和古菌的数量和种类都非常多，不同的生存环境中会有不同菌种的存在，例如深海区域会有嗜温菌、热泉有嗜热菌等。
此外，病毒是海洋微生物群落中非常重要的一部分，它们在细菌和古菌种群的控制中起着至关重要的作用。
2. 微生物在生物地球化学循环中的作用海洋生态系统中的微生物在生物地球化学循环中发挥着非常重要的作用。
其中最主要的就是海洋碳循环和氮循环。
(1) 碳循环海洋中的微生物通过分解细胞残骸和有机物，释放出大量的二氧化碳到海水中。
同时，微生物又可以通过光合作用的反作用把二氧化碳转化为有机物，提高海洋的碳同化能力。
除此之外，微生物还通过碳同化作用把细菌体内的有机物转化为溶解态有机碳，形成食物链下层的巨大碳库，其中大约有90%的有机质来自于微生物世界。
(2) 氮循环微生物在氮循环中扮演着非常重要的角色，包括硝化细菌、反硝化细菌、固氮细菌和蓝藻等。
其中，硝化细菌通过氨氧化、亚硝化反应，将氨作为底物氧化成为亚硝酸和硝酸盐，提高海洋的溶解态氮含量；反硝化细菌可以还原硝酸盐和亚硝酸盐为氮气和二氧化氮，同时还可以利用有机物质代替硝酸盐和亚硝酸盐进行反硝化作用；固氮细菌利用分子氮转化为氨，提高了海洋的氨含量，同时又为植物提供了氮源。
3. 微生物的生态适应性海洋中微生物群落生存所面临到的种种压力，例如高盐度、低温度、高压力以及不同的生境中存在的高热流、低热流等，为微生物的生态适应性进一步加强提供了可能。
渤海沉积物中氮的形态及其在循环中的作用
第 $# 卷 第 ! 期 #**$ 年 ! 月
地球化学
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碳酸盐结合态氮 ! -*+, ’ 、 铁锰氧化态氮 ! (./*+, ’ 及有机态和硫化物结 态氮区分为四种形态： 离子交换态氮 ! ()*+, ’ 、 合态氮 ! /0*+, ’ ， 并对其分布进行了研究， 估算了各形态氮对沉积物 + 海水界面循环的贡献。结果表明， 渤海沉积物 氮 中 可 转 化 态 氮 占 总 氮 ! 1, ’ 的 比 例 为 2$3 456 ， 其 中 ()*+,、 -*+,Байду номын сангаас (./*+, 和 /0*+, 所 占 比 例 分 别 为 23 #%6 、 其分布呈现不同的地球化学特征， 分布的控制因素亦不同； 各形态氮释放的顺序与其在 $3 2&6 、 $3 7"6 和 "#3 756 ， 沉积物中结合的牢固程度一致， 对界面循环的相对贡献随时间尺度发生变化， 绝对贡献的大小与其在沉积物中的储 非 转 化 态 氮 占 1, 的 存 量 大 小 一 致 ， 为 /0*+, ! 473 #6 ’ 8 ()*+, ! &23 $6 ’ 8 (./*+, ! &3 76 ’ 8 -*+, ! &3 $6 ’ ； 其中约有 796 是由于粒度因素所致。 #93 &56 ， 关键词：氮的形态；氮循环；海洋沉积物；渤海 中图分类号：:595 文献标识码：;
湛江湾沉积物中氨氧化微生物的丰度、多样性和分布特征
湛江湾沉积物中氨氧化微生物的丰度、多样性和分布特征阳雯娜;董宏坡;侯庆华;李雁群;陈法锦;周欣;毛铁墙【摘要】[Objective]To analyze the abundance and biodiversity of ammonia-oxidizing archaea (AOA) and ammonia-oxidizing bacteria (AOB) from sediments of Zhanjiang Bay.[Method]Molecular ecological approach was used. [Results]The number of AOA amoA ranged from 3.23×105to 5.27× 106copies·g-1(in dry deposit soil,the same below)while that of AOB amoA ranged from 2.99×104to 1.06×107copies·g-1. Their average abundance was almost equal. However, when only the subtidal zone was considered,the abundance of AOA amoA gene was higher than that of AOB amoA gene for most of sites. In combination with significant positive correlation between AOA amoA gene and ammonium concentration or total organic carbon, we speculated that AOA dominated the ammonia oxidation in subtidal zone of Zhanjiang Bay. The diversity of AOA in sites close to sewage outfalls of plants and aquaculture zone was higher that other sites, whereas the trend of AOB was opposite. It suggest that AOA had higher adaptive capacity for environments with pollutants than AOB. Phylogenetic analysis found that 88% of AOA amoA sequences were affiliated with Group I.1a of marine AOA cluster,and the dominants were a new clade of AOA. In subtidal zone, Nitrosospira was the dominant AOB while Nitrosomonas was the dominant AOB in intertidal zone. CCA analysis showed that community structures of AOA and AOB was significantly influenced by salinity and pH. [Conclusion]Distribution patterns ofammonia-oxidizing microorganisms in sediments of Zhanjiang Bay was closely correlated with several environmental factors including ammonium, total organic carbon, salinity and pH.%[目的]分析湛江湾沉积物中氨氧化古菌(AOA) 和氨氧化细菌 (AOB) 的丰度与多样性.[方法]采用分子生态学方法.[结果]AOA amoA基因丰度范围为3.23×105~5.27×106copies·g-1(以干土计),AOB amoA基因丰度范围为2.99×104~ 1.06×107copies·g-1(以干土计),两者平均丰度差别不大;但对于潮下带,大部分站位AOA amoA基因丰度高于AOB,且与氨氮和有机碳含量显著正相关.在工厂排污口和养殖区AOA多样性高于其他站位,而AOB 则相反,说明AOA对环境污染物有更强的适应能力.系统发育分析显示,88%的AOA amoA序列属于海洋簇Group I.1a,优势类群是一类喜热带气候的AOA新分支;潮下带亚硝化螺菌属AOB为优势种群,而潮间带亚硝化单胞菌属AOB为优势种群.CCA分析表明,盐度和pH显著影响湛江湾AOA与AOB的群落结构.[结论]湛江湾沉积物中氨氧化微生物的分布与氨氮、总有机碳、盐度、pH等多种环境因子密切相关.【期刊名称】《广东海洋大学学报》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】10页(P37-46)【关键词】氨氧化微生物;基因;amoA;丰度;多样性;分布;沉积物;湛江湾【作者】阳雯娜;董宏坡;侯庆华;李雁群;陈法锦;周欣;毛铁墙【作者单位】广东海洋大学食品科技学院;广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江524088;广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江 524088;广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江 524088;广东海洋大学食品科技学院;广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江 524088;广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江 524088;广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江 524088【正文语种】中文【中图分类】X172;Q938.1氨氧化是硝化过程的限速步骤，通过与反硝化过程的耦合，可清除河口或海湾10% ~ 80%的人类活动产生的氮污染，减轻水体的富营养化[1]。
中国边缘海沉积物中厌氧氨氧化细菌群落的分子检测的开题报告
中国边缘海沉积物中厌氧氨氧化细菌群落的分子检测的开题报告1. 研究背景和意义边缘海是地球系统中重要的海洋区域，其在全球海洋循环、气候变化和生态系统中发挥着重要作用。
边缘海生态系统中的微生物群落是控制生态系统功能和物质转化的关键因素之一。
厌氧氨氧化（Anammox）细菌是边缘海生态系统中一类重要的微生物，能够利用氨和亚硝酸盐直接产生氮气，从而在环境中去除氮污染。
因此，研究边缘海中厌氧氨氧化细菌的群落结构和多样性是了解氮循环过程、地球生态系统演化和氮污染治理的关键问题。
2. 研究内容和方法本研究旨在利用分子生物学技术，分析中国边缘海沉积物中的厌氧氨氧化细菌群落结构和多样性。
具体研究内容包括：（1）采集中国边缘海不同海域沉积物样品，提取样品中的细菌DNA。
（2）利用厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因特异引物，PCR扩增样品中的厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因序列。
（3）构建厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因文库，并利用高通量测序技术进行文库测序，获取边缘海沉积物中厌氧氨氧化细菌群落的多样性信息。
（4）利用生物信息学方法分析厌氧氨氧化细菌群落的物种组成、丰度分布和功能特征等。
3. 预期结果和意义本研究通过分子生物学技术分析中国边缘海沉积物中厌氧氨氧化细菌群落的多样性和群落结构，预计可以获得以下结果：（1）明确中国边缘海不同海域厌氧氨氧化细菌的物种组成和丰度分布情况。
（2）探讨厌氧氨氧化细菌群落在不同海域之间和不同海域内的差异和相似性，揭示边缘海不同区域厌氧氨氧化细菌群落的生态特征。
（3）分析边缘海沉积物中厌氧氨氧化细菌群落的功能特征，揭示厌氧氨氧化细菌在氮循环和环境污染控制中的作用。
该研究有助于深入了解中国边缘海海洋生态系统中厌氧氨氧化细菌的分布、多样性和生态功能，为边缘海环境治理和生态系统保护提供理论支持和科学依据。
微生物在近海氮循环过程的贡献与驱动机制
微生物在近海氮循环过程中发挥着重要的作用，主要贡献有以下几点：
1.参与氮恒定过程：微生物可以通过氨氧化、氮氧化、硝化等过程将氮素从氨基酸、
尿素、尿素盐和氮氧化物中转化为氮气，使近海氮循环保持稳定。
2.促进氮汇过程：微生物可以将氮气吸收并转化为氨基酸和尿素盐等有机氮，促进近
海氮汇过程。
3.调节近海氮平衡：微生物可以通过影响氮氧化物的生成和消耗来调节近海氮平衡。
微生物在近海氮循环过程中的驱动机制主要包括以下几点：
1.光合作用：微生物的光合作用是其进行氮循环的主要驱动力。
2.氧气：微生物的氧气摄取量对其氮循环的影响较大。
当氧气浓度较高时，微生物往
往选择氮氧化作用；当氧气浓度较低时，微生物往往选择氨氧化作用。
3.氮源：微生物的氮源需要与其生长的其他因子相协调。
当氮源充足时，微生物往往
会优先选择氮氧化作用；当氮源缺乏时，微生物往往会优先选择氨氧化作用。
4.硝酸盐浓度：微生物的硝酸盐浓度也会影响其氮循环。
当硝酸盐浓度较高时，微生
物往往会优先选择硝化作用；当硝酸盐浓度较低时，微生物往往会优先选择氨氧化作用。
海洋沉积物微生物分解作用
海洋沉积物微生物分解作用海洋是地球上最广阔的生态系统之一，其中的沉积物扮演着重要的角色。
海洋沉积物是指在海洋底部沉积的各种颗粒状物质，包括有机物和无机物。
这些沉积物中存在着大量微生物，它们在海洋生态系统中扮演着至关重要的角色。
本文将重点探讨海洋沉积物中微生物的分解作用。
一、海洋沉积物中微生物的多样性海洋沉积物中的微生物种类繁多，包括细菌、真菌、原生动物等。
这些微生物通过不同的代谢途径参与有机物和无机物的分解过程。
其中，细菌是海洋沉积物中最主要的微生物群体，其代谢活动对有机物的降解至关重要。
此外，真菌在海洋沉积物中也扮演着重要的角色，它们能够分解各种有机物，促进养分的循环利用。
二、有机物的分解过程海洋沉积物中的有机物主要来源于死亡的海洋生物、植物残体以及陆地输入。
这些有机物经过微生物的分解作用，逐渐降解为简单的有机物和无机物。
细菌是海洋沉积物中最主要的分解者，它们通过产生各种酶类来降解复杂的有机物，将其转化为可被其他生物利用的物质。
这一过程促进了养分的循环，维持了海洋生态系统的平衡。
三、无机物的转化过程除了有机物的分解，海洋沉积物中的微生物还参与了各种无机物的转化过程。
例如，硫氧化细菌能够将硫化物氧化为硫酸盐，促进硫循环的进行；氮固氮细菌能够将氮气还原为氨，提供植物生长所需的氮源。
这些微生物的代谢活动在海洋沉积物中形成了复杂的物质转化网络，维持了海洋生态系统的稳定性。
四、微生物对海洋环境的影响海洋沉积物中微生物的分解作用对海洋环境具有重要的影响。
首先，微生物的分解作用促进了有机物和无机物的循环利用，维持了海洋生态系统的平衡。
其次，微生物的代谢活动产生了大量的二氧化碳和甲烷等气体，参与了海洋碳循环的过程。
此外，微生物还能够降解一些有毒物质，净化海洋环境，保护海洋生物的生存。
五、未来展望随着对海洋生态系统的深入研究，人们对海洋沉积物中微生物的分解作用有了更深入的理解。
未来，我们可以通过进一步研究海洋沉积物中微生物的多样性和功能，探索其在海洋生态系统中的作用机制，为保护海洋环境、维护海洋生态系统的稳定性提供更多的科学依据。
海洋生态系统的氮与碳循环研究
海洋生态系统的氮与碳循环研究在大自然中，海洋生态系统的氮与碳循环占据着至关重要的地位。
氮与碳是构成生命的基本元素，它们的循环不仅影响着生物活动的运作，而且也对全球环境的生态平衡和气候变化产生着深远的影响。
一. 氮循环的重要性1.1 氮元素在生命中的作用氮元素是构成生命体的重要元素之一，它是蛋白质、核酸、氨基酸等生物分子的主要组成部分。
同时，氮还是植物生长的关键元素，它对植物的生长、发育、花果的形成等方面都有着重要作用。
鱼类、虾蟹等海洋生物也需要摄取氮元素来维持生命。
1.2 海洋生态系统中氮循环的重要性海洋中通过食物链的循环，氮元素不断地被摄取、释放和转化。
由于海水中的氮元素存在形式多样，其循环过程也十分复杂。
在海洋生态系统中，氮循环不仅对维持生态系统平衡和生物多样性起着至关重要的作用，还对全球碳循环产生着间接的影响。
1.3 海洋生态系统中的氮循环氮循环在海洋生态系统中主要是通过氨氧化、硝化、反硝化和生物群落内摄取等过程进行的。
氨氧化是将氨氮转化成亚硝酸盐的过程，它是一种由硝化菌完成的氧化反应。
硝化是将亚硝酸盐和氧氧化成硝酸盐的氧化反应。
反硝化是将硝酸盐还原成亚硝酸盐和氮气的过程。
海洋生物通过食物链的吞噬和尸体产生的氮元素也是海洋生态系统中氮循环的重要组成部分。
二. 碳循环的重要性2.1 碳元素在生命中的作用碳元素是生物体内的基本成分，是构成有机物质的元素之一。
无论是动物还是植物，都需要摄取碳元素才能进行生命的过程。
同时，在大气中，二氧化碳是温室气体之一，同时也是植物进行光合作用必不可少的物质。
2.2 海洋生态系统中碳循环的重要性海洋生态系统是全球碳循环的重要组成部分之一。
在海洋中，碳循环主要包括有机碳、无机碳、二氧化碳等的转化和交换。
海洋吸收了全球大气中的约30%的二氧化碳，这对于全球碳循环和大气中二氧化碳浓度的控制具有重要作用，同时也对生态系统的稳定起着重要作用。
2.3 海洋生态系统中碳循环的过程碳在海洋中的循环过程主要包括碳的吸收、转化和释放三部分。
非培养手段分析珠江口淇澳岛海岸带沉积物中的古菌多样性
基 金项 目 ：国家 “ ７” 期 项 目（０ ６ Ｂ ０ ２０ ； 家 自然 科 学 重 点基 金 项 目（０ ３ ０ １ 。 ９ ３前 ２０ Ｃ ７８ ０ ） 国 ４５ ２ １ ） 作 者 简 介 ：姜丽 晶 （９２ ） 女 ， １ ８－ ， 山东省 潍坊 市 人 ， 士研 究生 ， 硕 从事 深 海微 生 物研究 。Ｅｍａ ：ａｇｉ ｇＯ １３ ｃｍ － ｉｊ ｎｌｉ ． ＠ ６．ｏ ｌｉ ｊ ＿ ｎ
姜 丽 晶 彭 晓彤 周 怀 阳 ， 风平 ， ， 王
（．国家 海 洋局 第 三 海 洋研 究 所 海洋 生 物 遗 传 资源 重 点 实 验 室 ， １ 福建 厦 门 ３ １ ０ ； ．中 国科 学 院 广 州 地 球化 学 ６０ ５ ２
研究 所 大 洋 研 究 中心 ， 东 广 州 ５ ０ ４ ） 广 １ ６０
收稿 日期 ：２ ０ ６ ２ ；修 订 日期 ：２ ０ —８ ２ 。 ０ ７０ — ２ ０ ７ ０ — ８
本研究位点为珠江 口淇澳岛海岸带 。珠江是我国 第三大河流 ， 由西江、 北江和东江 三大水系汇集于珠 江
三角洲八 大 口门人海 ， 流域面积达 ４３６０ｋ ｚ。 涉 ５ ９ ｍ ｌ 。 ＿， 】
维普资讯
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Ｖｏ ． ０．Ｎ ｏ ４ １３ ．
２０ ０ ８年 ７月
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非培 养 手段分 析珠 江 口淇 澳 岛海岸 带沉 积物 中 的 古 菌 多样 性
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关键 词 ：珠 江 口； 积 物 ； 菌 ； ６ ＤＮＡ； 沉 古 １ Ｓｒ ＱＣ—Ｐ ＣＲ
南海深海氮循环微生物的原位培养与多样性分析
收稿日期：２０１８０４２６ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１５０６１５２）；科技部深海生物 ８６３计划资助项目（２０１２ＡＡ０９２１０２）；科技部海洋微生物资源共享服务
（Ｓｕｌｆｉｔｏｂａｃｔｅｒ）等．通过不同起始氮源（氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐）和培养温度（２８℃和 １０℃），对原位
富集样品进行实验室二次富集，获得了 ５个富集菌群．分析发现，它们均具有较好的脱氮效果，可以
产生 Ｎ２Ｏ或 Ｎ２；这些菌群均以盐单胞菌属占绝对优势，其次为海源菌属（Ｉｄｉｏｍａｒｉｎａ）或海杆菌属， 其中盐单胞菌和海源菌成功获得分离．单菌功能验证表明，分离获得的盐单胞菌具有好氧反硝化能
高，富集仓内脱脂棉附着介质和仓内水样中的最优势属分别为希瓦氏菌属（Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ）和科韦尔
氏菌属（Ｃｏｌｗｅｌｌｉａ）；古菌以奇古菌门为主，其中氨氧化古菌（ＡＯＡ）所占比例很高．通过平板培养分
离到 １７株细菌，主要包括盐单胞菌属 （Ｈａｌｏｍｏｎａｓ）、海杆菌属 （Ｍａｒｉｎｏｂａｃｔｅｒ）和亚硫酸盐杆菌属
１ 材料与方法
１．１ 深海原位富集与样品采集 本研究利用自主研制的深海水体原位定植培养
系 统，于 ２０１５年 ５月 中 旬，在 南 海 北 部 海 盆 （２１°１９．５８２′Ｎ，１１９°２７．２０７′Ｅ）深度为 ３３００ｍ的深 海近底海水中，通过 向 １个 循 环 式 富 集 培 养 仓 （３ ｄｍ３）中添加氯化铵、缓释营养盐颗粒（含硝酸盐、铵
氮循环微生物群落组成结构
氮循环微生物群落组成结构氮循环是地球生物圈中至关重要的循环之一，它涉及到氮的转化和利用过程，对维持生态系统的稳定和生物多样性起着重要作用。
而氮循环的关键是微生物群落，它们在氮的循环中发挥着重要的角色。
本文将从不同角度探讨氮循环微生物群落的组成结构。
氮循环微生物群落的组成是多样的。
在氮固定过程中，一些特定的微生物如根瘤菌和蓝绿藻能够将大气中的氮转化为植物可利用的形式。
在氨化过程中，氨氧化细菌和硝化细菌将氨氧化为亚硝酸和硝酸盐。
在脱氮过程中，反硝化细菌能够还原硝酸盐并释放出氮气。
这些微生物共同协作完成氮的转化和利用，形成一个复杂而丰富的微生物群落。
氮循环微生物群落的组成受到环境条件的影响。
不同的环境条件会选择不同的微生物群落进行氮的转化和利用。
例如，在富氧条件下，氨氧化细菌和硝化细菌可以充分发挥作用，而在缺氧条件下，反硝化细菌会占据主导地位。
此外，土壤的pH值、湿度、温度等因素也会对微生物群落的组成产生影响。
因此，了解环境条件对微生物群落的影响是研究氮循环微生物群落组成结构的重要方面。
氮循环微生物群落的组成可以反映生态系统的健康状况。
一些研究表明，生态系统中氮循环微生物群落的多样性和丰富度与生态系统的稳定性和功能有着密切的关系。
例如，高度多样的微生物群落可以提供更多的功能基因，从而增强生态系统对外界干扰的抵抗能力。
此外，一些特定的微生物群落还可以促进植物生长和养分吸收，进一步影响生态系统的结构和功能。
深入研究氮循环微生物群落的组成结构对于合理利用氮资源和保护生态环境具有重要意义。
通过了解微生物群落的组成，可以选择合适的微生物进行生物修复和生物肥料的研发，从而提高氮的利用效率和农作物产量。
此外，通过调控微生物群落的组成，还可以减少氮肥的使用量，减轻对环境的负面影响。
因此，深入研究氮循环微生物群落的组成结构具有重要的理论和应用价值。
氮循环微生物群落的组成结构是多样的，并受到环境条件的影响。
了解微生物群落的组成可以反映生态系统的健康状况，并为合理利用氮资源和保护生态环境提供科学依据。
青岛海域固氮细菌的系统发育多样性研究
青岛海域固氮细菌的系统发育多样性研究刘杰;王延鹏;孙景;张丹丹【摘要】采用严格人工无氮海水培养基富集、分离培养方法及用3对固氮基因(nif H)引物进行PCR检测,从青岛近海沉积物和海水中分离到16株异养型可培养海洋固氮细菌,经16S rDNA全序列测定分析了它们的系统发育多样性.结果显示,16株菌分布于Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria、Flavobacteria的3个纲中,分别代表着6个属、10个种,其中有50％归于Pseudoalteromonas属;海底沉积物中固氮菌的多样性要远高于海水,并在其中发现2个潜在新种.研究表明,青岛近海海域的固氮菌具有一定程度的多样性,它们大部分在系统发育关系上与分离自韩国、南极洲、新喀里多尼岛等海水的标准菌高度同源,但也存在少量潜在新物种.结果可为其他不同海域异养固氮菌的多样性及其生态功能研究提供有益参考.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)014【总页数】5页(P6-10)【关键词】青岛近海;固氮细菌;系统发育;多样性【作者】刘杰;王延鹏;孙景;张丹丹【作者单位】青岛科技大学生物工程与技术系,青岛266042;青岛科技大学生物工程与技术系,青岛266042;青岛科技大学生物工程与技术系,青岛266042;青岛科技大学生物工程与技术系,青岛266042【正文语种】中文【中图分类】P745海洋中能够固氮的原核微生物主要包括蓝细菌、光合细菌和异养细菌等三类，它们在不同海洋环境中具有十分丰富的多样性，在固氮形式上亦多种多样。
其中蓝细菌和光合细菌类固氮菌因对海洋初级生产力的形成贡献巨大，因而备受人们关注；而对于种类繁多、但群体数量不及蓝细菌的异养型海洋固氮菌却研究不多。
有资料显示，异养型固氮细菌在近海水域及沉积物中广泛存在，它们除以自生固氮形式自由生存外，还多以附生、联合、共生等形式与其它海洋生物组成固氮体系[1]。
渤海沉积物中氮的形态及其在循环中的作用
渤海沉积物中氮的形态及其在循环中的作用马红波;宋金明;吕晓霞;袁华茂【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2003(032)001【摘要】利用分级浸取分离法首次将自然粒度下渤海表层沉积物中的氮分为可转化态氮和非转化态氮,并将可转化态氮区分为四种形态:离子交换态氮(IEFN)、碳酸盐结合态氮(CFN)、铁锰氧化态氮(IMOFN)及有机态和硫化物结合态氮(OSFN),并对其分布进行了研究,估算了各形态氮对沉积物海水界面循环的贡献.结果表明,渤海沉积物氮中可转化态氮占总氮(TN)的比例为30.85%,其中IEFN、CFN、IMOFN 和OSFN所占比例分别为3.67%、0.31%、0.42%和26.45%,其分布呈现不同的地球化学特征,分布的控制因素亦不同;各形态氮释放的顺序与其在沉积物中结合的牢固程度一致,对界面循环的相对贡献随时间尺度发生变化,绝对贡献的大小与其在沉积物中的储存量大小一致,为OSFN(84.6%)>IEFN(13.0%)>IMOFN(1.4%)>CFN(1.0%);非转化态氮占TN的69.15%,其中约有49%是由于粒度因素所致.【总页数】7页(P48-54)【作者】马红波;宋金明;吕晓霞;袁华茂【作者单位】中国科学院海洋研究所,山东青岛,266071;中国科学院海洋研究所,山东青岛,266071;中国科学院海洋研究所,山东青岛,266071;中国科学院海洋研究所,山东青岛,266071【正文语种】中文【中图分类】P595【相关文献】1.渤海湾沉积物中氮、磷的空间分布特征研究 [J], 赵志梅;张雷;郑丙辉;郭康权;秦延文;王义2.渤海东海海洋沉积物中碳氮稳定同位素标准物质研制 [J], 秦德谛;贺行良;张媛媛;李凤;陈宇峰;张培玉3.南黄海表层沉积物中氮的分布特征及其在生物地球化学循环中的功能 [J], 吕晓霞;宋金明;袁华茂;李学刚;詹天荣;李宁;高学鲁4.渤海南部海域柱状沉积物中氮的形态与有机碳的分解 [J], 马红波;宋金明;吕晓霞5.渤海湾氮、磷营养盐在水体和沉积物中\r的分布特征及其相互关系 [J], 宋兵魁;齐树亭;李斯;李亮;武洪庆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海洋沉积物中氮循环与生物地球化学过程研究
海洋沉积物中氮循环与生物地球化学过程研究海洋沉积物是地球表面最大的碳、氮、磷等元素的存储库之一。
氮是生命体必不可少的元素，它在环境中的循环过程对地球生物地球化学过程具有重要影响。
本文将深入探讨海洋沉积物中氮循环的研究成果，以及它对生物地球化学过程的影响。
一、海洋沉积物中氮循环的主要过程1. 氨氧化作用氨氧化作用是氮循环中的关键步骤之一，它通过细菌将氨氧化为亚硝酸盐。
这一过程在海洋沉积物中同样存在。
氨氧化细菌主要存在于富含氮物质的沉积物层中，它们利用氨氧化酶将氨氧化为亚硝酸盐，并释放出能量。
2. 反硝化作用反硝化作用是另一个重要的氮循环过程，在海洋沉积物中同样发挥着重要作用。
反硝化细菌在缺氧条件下利用亚硝酸盐来代替氧气作为电子受体，将亚硝酸盐还原为氮气释放到大气中。
这一过程可以有效地将海洋沉积物中的氮返回到大气中，维持氮循环的平衡。
3. 氮的沉积与固定海洋沉积物中的氮通过生物沉淀和无生物混合沉积等方式进行沉积。
此外，浮游植物和海洋生物也能通过固定氮的方式将氮转化为有机物并沉积到海洋底部。
这些沉积物成为海洋中氮循环的重要组成部分。
二、海洋沉积物中氮循环对生物地球化学过程的影响1. 生物生产力的调节海洋沉积物中氮的循环对海洋生物的生产力具有调节作用。
富含氮的沉积物为海洋生物提供了充足的营养物质，促进了浮游植物的生长和繁殖，从而影响整个海洋生态系统的稳定性和生产力。
2. 海洋氮肥的潜在利用研究表明，海洋沉积物中富含的氮资源可以被有效地利用。
通过开发沉积物中的氮肥资源，可以为海洋养殖和农业提供可持续的肥料来源，减少对化肥的依赖，从而减轻对环境的负面影响。
3. 影响气候变化海洋沉积物中氮的循环也与气候变化密切相关。
通过调控海洋沉积物中氮的循环过程，可以影响大气中二氧化碳的浓度，从而对全球气候变化产生影响。
结论海洋沉积物中氮循环是复杂而重要的生物地球化学过程。
它通过氨氧化、反硝化和氮的沉积与固定等过程对海洋生态系统的稳定和生产力发挥着重要作用。
海洋的氮循环-微生物学系
海洋的氮循環目錄發現：新的固氮者 (1)固氮的限制 (2)地球化學中氮及磷平衡的疑問 (3)全球的氮平衡 (3)資料來源 (4)工作分配 (4)主要是翻譯，大致通順合原意海洋的氮循環前言在氮循環之中，固氮是一個不可分割的部分，大氣中的氮氣是一個大型的氮庫存。
在1800年代初期，固氮被發現，科學家發現有些類是負責這型的豆科植物可以生長在氮缺乏的土壤中，然後確定根瘤菌和豆科植物共生能進行固氮活動。
在19世紀後期，海洋研究學家已瞭解且表示，地面豆科植物根系已確定是透過生化途徑使氮氣進入生物氮循環。
他們自己的研究表明，生物可利用的氮可以限制海洋浮游植物的增長，而浮游植物所利用的氮則是從陸地上沖入海洋中的。
此外，去氮過程似乎發生在海洋中的氮重返大氣層，固氮作用當時並不被認為是海洋中重要的作用。
在20世紀初，研究海洋氮循環的人越來越多。
雷德菲爾德在1934年，觀察到在深海中氮和磷的比例，與海洋浮游生物有驚人的相似之處。
浮游植物在透光層中發生光合作用，生物量與平均化學計量碳、氮、磷的比例是106:16:1，這個比值現在稱為雷德菲爾德比例。
結論是，海洋生物決定這些比率，注意到該生物質量形成在透光層再流入到深的地方有機結合再生與釋放。
他也致力於統整”什麼是初級限制養分”的辯論。
當時已知道海洋中，磷的主要來源是從風化和地面徑流，磷最終進入海底泥。
發現：新的固氮者Trichodesmium erythraeum（生長於紅海Red sea），於1830年由德國生物學家Christian Ehrenberg 發現，是藍綠菌的一種。
很諷刺的是：當時並沒有科學家發現，事實上她們在研究的生物，是固氮菌。
Trichodesmium在海洋中會形成大片的表面黏膜，非常的引人注目，海洋生物學家對如何形成這種表面黏膜非常的好奇，而且開始培養其他海洋中的固氮菌(包含厭氧、耗氧、光合自營、無機自營生物)。
1961年，Richard Dugdale與其同事將Sargasso Sea蒐集來的樣本暴露於被放射線標定的氮氣中，來追蹤氮的循環。
渤海和北黄海海域沉积物中可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌的多样性研究
渤海和北黄海海域沉积物中可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌的多样性研究渤海和北黄海是中国重要的海域之一，其海洋生物多样性在生态系统中起着重要的作用。
海洋细菌是海洋生态系统中重要的微生物群体，它们在海洋污染治理和生物资源开发中具有重要的潜力。
本文通过对渤海和北黄海海域沉积物中可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌的多样性进行研究，以期为海洋微生物资源的开发利用提供参考。
为了获取渤海和北黄海海域沉积物样品，我们在不同的站位采集了一系列样品。
通过将采集到的样品进行稀释均匀后接种于不同的培养基上，我们成功地分离获得了多个细菌菌株。
通过形态观察、生理生化特性检测以及16S rRNA基因序列分析，我们确定了每个细菌菌株的菌种。
在菌株的分类过程中，我们发现了多种产蛋白酶、脂肪酶的细菌，包括柠檬酸细菌、副溶血弧菌、嗜盐菌等。
其中，柠檬酸细菌是一类广泛存在于海洋环境中的细菌，它们具有较高的产蛋白酶和脂肪酶活性。
副溶血弧菌则是一类产生多种外源蛋白酶和脂肪酶的细菌，在海洋环境中起着重要的生态功能。
通过对菌株的酶活性分析，我们发现这些细菌在产蛋白酶、脂肪酶方面具有较高的活性。
这些酶活性对于海洋生物的生长和代谢具有重要的调控作用，也为海洋生态系统中的有机质降解提供了重要的能源。
此外，我们发现不同菌种之间的酶活性存在差异，这表明不同的细菌在海洋环境中具有不同的功能和适应性。
综上所述，渤海和北黄海海域沉积物中的可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌具有较高的多样性。
这些细菌在海洋环境中具有重要的生态功能和潜力，在海洋微生物资源的开发利用中具有重要的应用价值。
然而，由于海洋微生物的复杂性和多样性，目前我们对海洋细菌的了解还不够全面。
因此，我们需要进一步开展深入的研究，以充分发掘海洋微生物资源的潜力，为海洋环境的保护和可持续利用提供科学依据综合上述研究结果，我们确定了渤海和北黄海海域沉积物中的可培养细菌菌种，并发现了多种产蛋白酶和脂肪酶的细菌，包括柠檬酸细菌、副溶血弧菌和嗜盐菌。
深海沉积表层氮循环与氧化还原作用分析
深海沉积表层氮循环与氧化还原作用分析近年来，关于深海底表层氮循环与氧化还原作用的研究日益增多。
深海沉积是地球上最大的有机碳和氮存储库之一，而氮是生物体合成蛋白质和核酸的重要元素之一。
深海表层氮循环及其与氧化还原作用的相互关系对于了解海洋生态系统的功能和稳定性具有重要意义。
本文将对深海沉积表层氮循环与氧化还原作用进行详细分析。
深海底表层是指水深大于200米的海域，其表层特征是富含有机质和富营养化。
深海沉积物主要由有机质、无机碳和氮构成，其中氮是最重要的非金属元素之一。
氮存在于深海沉积物中，主要以有机氮形式和无机氮形式存在。
有机氮包括蛋白质和核酸等有机分子，无机氮包括铵态氮、硝态氮和亚硝态氮。
深海底表层氮循环是指沉积物中氮的转化过程，包括氮的沉积、固定、释放等。
氮的沉积主要是指氮的富集和保存在深海沉积物中的过程。
在沉积过程中，深海底表层的有机物通过微生物的分解和厌氧条件的控制，会向沉积物中释放氮。
另一方面，氮的固定是指沉积物中氮的转化为固定态氮的过程。
在这个过程中，海洋中的各种生物通过吸收沉积物中的氮，将其固定为有机氮。
氮的释放是指沉积物中的固定态氮被释放为无机氮的过程。
这个过程通常与沉积物氧化还原条件有关。
氧化还原作用在深海底表层的氮循环中扮演着关键角色。
氧化还原作用是指物质在接触氧气的条件下发生氧化或还原反应的过程。
在深海底表层，氧化还原作用一般发生在沉积物中的微生物活动和化学作用中。
在缺氧环境中，微生物对有机物进行分解，产生一系列的氧化还原反应。
这些氧化还原反应的产物之一就是氮的释放和固定。
在深海沉积物中，氧化还原作用是深海底表层氮循环中的重要环节。
在缺氧条件下，微生物通过多步骤的代谢途径将沉积物中的有机氮还原为无机氮。
这个过程中，铵态氮是最重要的中间产物之一。
铵态氮可以被微生物进一步氧化为亚硝态氮和硝态氮，或被固定为有机氮。
同时，沉积物中的硝酸盐也会被微生物还原为亚硝酸盐。
这些氮的转化过程对于深海沉积物中的氮循环和生态系统的稳定性起到至关重要的作用。
我国海洋生态系统中氮循环的相关研究
我国海洋生态系统中氮循环的相关研究XXX单位XXX姓名摘要：对某一海区营养盐的去向、不同形态间的相互转化及其与生物相关的过程的研究是研究整个海洋生态系统的基础和关键。
氮是海洋环境中主要的营养元素之一, 并被认为是大部分海区的限制营养元素。
人们对于氮在海洋环境中的循环过程的研究随着分析方法及对化学和生物知识的掌握和理解而不断加深。
生物地球化学循环主要由微生物驱动,除固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用外,近年还发现厌氧氨氧化是微生物参与氮循环的一个重要过程。
同时,随着宏基因组学等分子生物技术的快速发展和应用,参与氮循环的新的微生物类群——氨氧化古菌也逐渐被发现。
,下面就对氮元素的循环研究进展作简要综述。
关键词：海洋生物化学; 海洋沉积物; 氮营养盐; 循环过程中图分类号：P734.4+4海洋是全球生态系统的重要组成部分,在地球系统中,其与大气、陆地紧密联系在一起,在调节全球气候等方面发挥着举足轻重的作用。
全球变化引起的海洋变化十分明显, 现在已经能够观测到海洋的大尺度物理、化学和生物特征的变化,其中海洋食物链结构、海岸带富营养化和珊瑚礁退化最为明显[1 ] ,海洋生物地球化学过程的研究可为进一步了解认识海洋变化的机制奠定基础。
海洋生物地球化学主要研究海洋环境中与生物有关物质特别是营养盐在生物过程作用下的行为。
海洋中的营养元素主要包括C、N、P、Si、O、Fe等, 它们与生物的生长、繁殖密切相关, 调节着整个生态系的平衡。
其中氮是生物生命活动的基本营养元素,作为蛋白质和核酸的主要成份,氮也是维持生物体结构组成和执行所有生物化学过程的基础。
氮循环是整个生物圈物质和能量循环的重要组成部分，因此它与碳、氢、氧一样在生物学上具有重要的意义。
氮的生物地化循环过程非常复杂，循环性能极为完善。
近几十年来, 环境和资源问题的日益突出促进了人们对海洋生态系统的研究及对海洋资源的开发和利用, 海洋中的循环亦受到了广泛关注。
南海深海盆表层沉积物氮的地球化学特征与生态学功能
南海深海盆表层沉积物氮的地球化学特征与生态学功能南海深海盆表层沉积物氮的地球化学特征与生态学功能研究了南海深海盆区域(南沙海槽西南部)表层沉积物中氮的形态、分布及其在生物地球化学循环中的功能.研究表明,表层沉积物中不同形态氮的含量不同.其中,氧化还原转化态的氮(SOEF-N)含量最高,平均为68.3 μg/g,占总氮(TN)的7.08%;弱酸转化态氮(WAEF-N)含量最小,仅占总氮(TN)的1.09%.离子交换态(IEF-N),WAEF-N,S OEF-N及TN的地球化学分布特征存在一定相似性:均由海槽东西两侧向中央递增,并在槽底呈高含量分布;SAEF-N (强碱转化态)分布则与该趋势相反.IEF-N,SAEF-N和SOEF-N的分布主要受沉积物中有机碳含量(OC)控制;而WAEF-N则与碳酸盐(CaCO3)存在显著的负相关关系;TN与OC不具有显著意义的相关,间接说明二者来源的不同.同时,各形态氮的分布还与沉积物粒度类型密切联系.此外,研究区域内由沉积物提供的氮源很大程度上补偿了浮游植物对水体中营养盐的消耗,对维持该海域的初级生产力水平起到一定作用.其中,IEF-N和SOEF-N的释放对浮游植物生长及初级生产力的贡献较为显著.作者：郑国侠宋金明孙云明戴纪翠 ZHENG Guo-xia SONG Jin-ming SUN Yun-ming DAI Ji-cui 作者单位：郑国侠,戴纪翠,ZHENG Guo-xia,DAI Ji-cui(中国科学院,海洋研究所,山东,青岛266071;中国科学院,研究生院,北京100039)宋金明,孙云明,SONG Jin-ming,SUN Yun-ming(中国科学院,海洋研究所,山东,青岛266071)刊名：海洋学报（中文版）ISTIC PKU英文刊名：ACTA OCEANOLOGICA SINICA 年，卷(期)：2006 28(6) 分类号：P595 关键词：氮的形态地球化学特征表层沉积物南海深海盆区域。
大规模全球海洋系统氮循环模拟与变化分析
大规模全球海洋系统氮循环模拟与变化分析概述：氮是生命中不可或缺的元素之一，它在地球上的循环过程对生态系统的生物生产力和生物多样性起着重要作用。
海洋作为地球上最大的生态系统，在全球氮循环中扮演着至关重要的角色。
本文将探讨大规模全球海洋系统中的氮循环模拟与变化分析的相关研究成果。
一、氮循环简介氮在海洋中以多种离子形式存在，如硝酸盐、铵盐、尿素等。
海洋中的氮循环主要通过生物固氮、化学固氮、硝化和反硝化等过程进行。
生物固氮是指一些特定的微生物能将氮气转化为有机形式的氮，供其他生物利用；化学固氮主要发生在近岸海域，由氮化合物通过降水进入海洋；硝化是指一系列氧化氮化物的微生物过程；反硝化是指一系列还原氮氧化物的微生物过程。
这些过程共同构成了复杂的海洋氮循环网络。
二、海洋氮循环的模拟方法为了深入了解海洋氮循环的机制和变化趋势，科学家们采用了多种模拟方法。
其中，最常用的方法之一是数值模型。
数值模型可以基于物理学、化学和生物学的原理来模拟海洋中氮循环过程。
这些模型能够考虑到地球系统的不同尺度和多个过程的相互作用，提供了对氮循环复杂性更全面的认识。
此外，还可以通过实地观测和实验室研究的数据来验证和修正数值模型。
三、海洋氮循环模拟的关键参数在进行海洋氮循环模拟时，有一些关键参数需要考虑。
首先是海洋生物固氮和化学固氮速率。
这些速率决定了氮的固定通量，对全球氮循环和生物生产力有重要影响。
其次是硝酸盐和铵盐的来源和去向。
这些盐离子是海洋中重要的氮供应源，其输送和交换过程对氮循环的变化产生显著影响。
此外，还需要考虑氮氧化物的浓度和分布，以及硝化和反硝化过程的速率。
四、海洋氮循环的变化分析通过对海洋氮循环的模拟和观测，科学家们能够分析其变化情况并推测未来趋势。
研究表明，在过去几十年中，人类活动对海洋氮循环的影响日益显著。
氨肥的使用、工业污染等都导致海洋中氮的流动发生了明显变化。
这些变化影响了海洋生态系统中的生物体的分布和生产力。
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生物多样性 2013, 21 (4): 433–444 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.12027 Biodiversity Science http: //——————————————————收稿日期: 2013-01-30; 接受日期: 2013-05-06基金项目: 中科院重要方向性项目(No. KZCX2-YW-JC203; KSCX2-EW-G-12B)、国家自然科学基金项目(No. 41206155)和山东省自然科学杰出青年基金(JQ201210) ∗通讯作者 Author for correspondence. E-mail: jgong@海岸带沉积物中氮循环功能微生物多样性龚 骏1* 宋延静1,2 张晓黎11 (中国科学院烟台海岸带研究所微生物生态与物质循环实验室, 山东烟台 264003)2 (中国科学院大学, 北京 100049)摘要: 海岸带生境类型多样, 环境梯度明显, 是研究微生物多样性、群落结构与功能关系及调控机制的天然实验场。
沉积物是海岸带环境中营养盐再生与转化发生的重要场所, 其中多种微生物类群在氮素循环过程中扮演重要角色。
本文重点介绍海岸带沉积物中固氮菌、氨氧化菌、厌氧氨氧化菌、反硝化与硝酸盐铵化微生物的基于16S rRNA 基因的物种多样性和基于关键酶基因nifH 、amoA 、narG 、nirS 、nirK 、nosZ 、nrfA 、hzo 、hzs 等的功能多样性; 总结了在海岸带特有生境(如河口、潮间带、海草藻床、红树林、盐沼、珊瑚礁、浅海等)及污染胁迫、生物扰动等条件下各功能类群的群落组成特征及时空变化规律, 并提出今后需要重点关注新的培养技术和方法的开发, 以进一步提高微生物的可培养性, 将单细胞基因组测序与分析技术、DNA 和RNA 结合起来研究, 以全面了解氮循环微生物多样性、参与介导硝酸盐铵化过程的微生物多样性等方面。
关键词: 分子生态, 功能基因多样性, 海洋底栖生物, 群落组成, 物种多样性, 系统分类Phylogenetic and functional diversity of nitrogen cycling microbes in coastal sedimentsJun Gong 1*, Yanjing Song 1,2, Xiaoli Zhang 11 Laboratory of Microbial Ecology and Matter Cycles, Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai, Shandong 2640032 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049Abstract: The coastal zone contains diverse habitats which are usually characterized by strong environ-mental gradients (e.g. salinity, nutrients and pollutants). This makes the coastal zone an ideal experimental laboratory for describing microbial diversity and testing hypotheses on community structure, function and control. Coastal sediment is of significance in nutrient regeneration and transformation involving different assemblages of microbes in the nitrogen cycle. This review focuses on 16S rRNA gene-based phylogenetic diversity and the key enzyme encoding gene-based (e.g. nifH , amoA , narG , nirS , nirK , nosZ , nrfA , hzo and hzs ) functional diversity of nitrogen fixing, ammonia oxidizing and anaerobic ammonia oxidation (Anam-mox) bacteria as well as bacteria and fungi involved in denitrification and dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA). Characteristics of community composition and diversity of nitrogen cycling microbes in different habitats (e.g. estuarine, intertidal flats, seagrass or seaweed beds, mangroves, salt marsh, coral reefs, and shallow seas), and their spatiotemporal patterns under benthic pollution or bioturbation are re-viewed. Future directions for a better understanding diversity of nitrogen cycling microbes are suggested, such as culture methods and technologies, and single-cell sequencing, etc.Key words: community composition, functional genes, functional diversity, marine benthos, molecular ecology, phylogenetic diversity, phylogenetic classification生物多样性对生态系统功能与服务至关重要(Cardinale, 2011; Midgley, 2012), 物种共存机制在多样性与生态系统功能关系的形成中扮演着重要角色(张全国和张大勇, 2003)。
微生物在全球生物地434 生物多样性 Biodiversity Science第21卷球化学循环中发挥着重要功能, 其中微生物介导的氮循环过程可影响全球变化并对其作出响应(沈菊培和贺纪正, 2011; 杜建国等, 2012)。
但目前大部分微生物都不能在实验室中获得培养, 因此微生物生态学研究多将微生物群落当作“黑箱”来看待。
基于分子标记(如16S rRNA基因、关键酶基因等)的一系列分子方法克服了环境中大多数微生物不能成功培养的难题, 如今已成为微生物群落结构与多样性研究的常用工具(郭良栋, 2012)。
越来越多的研究证明, 微生物的群落结构、多样性与其功能具有紧密联系, 在海洋微生物多样性与氮循环研究中也不例外(Zehr & Kudela, 2011)。
新发现的氮循环参与者如氨氧化古菌、厌氧氨氧化菌, 引发了对它们在不同生态系统中多样性、功能与贡献的进一步研究, 从而使整个微生物氮循环途径不断被改写, 使全球氮收支被更新(Beman et al., 2007; Groβkopf et al., 2012)。
近年来, 有关海陆交汇带区域的氮循环微生物分子生态学研究方兴未艾, 这与海岸带生态系统在全球碳氮循环中的重要地位及其面临的若干重大生态环境问题有一定的关系。
地球上约1/3的海洋初级生产力来自大陆架及海岸带环境; 由于海岸带区域(河口、潮滩、湿地、浅海等)水位较浅, 浮游植物产生的有机质约50%沉到海底, 并且大部分被沉积物中的微生物所分解, 因此海岸带沉积物在全球物质循环中起着重要的作用(Jørgensen, 1996)。
沉积物中微生物的活动在很大程度上控制着海洋生物可利用氮的输入和输出, 进而对初级生产发挥着重要的调节作用(Driscoll, 2003)。
海岸带生境虽各有特色, 但在空间上呈网络式联系, 微生物转化氮的步骤虽较多但也常紧密耦合, 因此, 需要全景式地展示海岸带系统中氮循环微生物的多样性、功能与贡献。
最近, 我们综述了近海沉积物中微生物氮转化过程的速率、通量、丰度及调控机制(龚骏和张晓黎, 2013), 本文则重点介绍以分子标记为主要手段的研究成果, 总结海岸带沉积物中固氮、氨氧化、反硝化、硝酸盐铵化和厌氧氨氧化功能类群的物种与功能多样性、群落组成特征及时空变化规律。
1固氮菌30年前, 一般认为海洋环境中底栖微生物固定的氮贡献了大部分的“新”氮(15 Tg N/yr), 而水体中浮游细菌固定的氮只占一小部分(4.8 Tg N/yr)(Capone & Carperter, 1982)。
此后浮游固氮微生物的研究对其固氮贡献的估计提高了约20–40倍(Karl et al., 2002)。
近来, 利用改进同位素示踪法(Mohr et al., 2010)测定固氮速率的结果显示, 海洋微生物的固氮贡献被大大低估。
新老方法在结果上的差异与微生物群落组成相关(Groβkopf et al., 2012), 因此底栖固氮微生物的多样性及其贡献有待重估。
海洋环境中固氮微生物种类众多, 根据16S rRNA基因的分析, 蓝细菌/蓝藻(Cyanobacteria)、α-, β-, γ-, δ-变形菌纲(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)的多个类群是近岸底栖环境中常见的固氮菌。
除细菌之外, 某些甲烷氧化古菌(ANME-2)同样具有固氮作用(Miyazaki et al., 2009)。
由于固氮菌各类群间亲缘关系较远, 基于16S rRNA基因的分析不能反映它们的功能, 而固氮酶铁蛋白基因(如nifH)较为保守, 且已知的nifH基因序列非常丰富, 因此nifH成为研究环境样品中固氮菌多样性最常用的分子标记。
根据nifH的系统发育可将固氮微生物分为5个主要的类群(Clusters I–V), 每一类群又分成若干子类, 与固氮菌16S rRNA基因具有较好的类群对应关系(Zehr et al., 2003; Raymond et al., 2004)。