天山一号冰川退缩带及其周边不同景观尺度微生物群落分异规律及其对气候变化的区域响应

天山一号冰川是青藏高原边缘和周边地区冰川中对气候变暖敏感的典型小冰川之一，冰川前沿具有显著的空间异质性。本项目采用不同分辨率的分子生物学技术(DGGE、克隆法、real-time PCR、Pyrosequencing高通量测序)，结合土壤理化特征、功能酶活性、微生物量的分析，开展中、低纬度退缩冰川前沿及周边环境微生物群落演替、功能类群变化、生态特征分异的模式研究(Paradigm)。利用网络在线软件处理海量DNA序列数据，通过多元统计阐明：①在一号冰川前沿区域景光尺度内，微生物系统发育类群在不同层次的分类单元上是否具有规律的空间分布格局，在高层次分类单元上是否具有生态凝聚力；②以一号冰川前沿明显的时间序列性，揭示冰川前沿碳氮循环微生物功能类群空间分异规律及驱动机制。从而为科学评价冰川前沿生态系统微生物地球化学过程对全球气候变暖的响应机制，以及为区域环境和气候变化趋势的预测提供理论参考依据。

天山一号冰川环境中古菌的多样性较低，在整个冰川底部及退缩环境中，以泉古菌（Crenarchaeota）占绝对优势，广古菌（Euryarchaeota）在冰川底部沉积层以及冰川初始退缩环境、及土壤中间发育阶段(约60-80年)的土壤中丰度较高，而在距离冰川较远的高山草甸较成熟土壤中丰度很低。草甸土垂直取样初步分析显示，不同土层中也以泉古菌（Crenarchaeota）占绝对优势。分析结果显示，在冰川前沿环境存在的广古菌中，存在一定丰度的产甲烷古菌和嗜盐杆菌，后者尤其在冰川初始退缩环境较丰富。由于古菌可培养菌株数量极少，目前采用分子生物学获得的大部分古菌基因序列无法明确归属于具体的分类单元，对其生态学作用的评价几乎了解很少，有待更深入研究。.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一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，天山一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也存在明显的差异，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。天山一号冰川前沿高山草甸带冻土活动层古菌群落以隶属于非嗜热的中温泉古菌的类群占据绝对优势，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重要作用。