黄河口N循环微生物关键功能群分子生态学研究

大河口具有重要生态服务功能和环境资源效益, 作为地球生态系统最活跃的功能中心和人类活动焦点，维持着丰富的物种和渔业资源，是生物生产、营养盐再生、环境净化等关键场所。大河口也是生态敏感区，经历着富营养化、水质下降、生境受损、生物多样性降低、赤潮、缺氧、渔业资源衰退等问题，N营养盐过剩是这些环境危机重要起因。N循环微生物调节着环境N营养盐再生、转化、补充或去除，调控着食物网结构及生物生产力，并在缓解N营养盐过剩造成的富营养化中作用显著，是环境生态修复关键微生物类群。鉴于黄河口N污染严重性及N循环微生物重要生态功能和环境效应，该申请提出黄河口湿地及水下三角洲沉积环境N循环微生物关键功能群（固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化）生态学研究这一课题，以期剖析N循环微生物功能、过程及其分子遗传机理，阐释黄河口N循环微生物生态规律及环境作用，解析微生物与N污染作用关系，为黄河口环境监测和生态修复提供科学依据。

大河口具有重要生态功能和环境资源效益，N过剩是河口环境问题及生态危机一重要起因。N循环微生物调节着海洋N营养盐再生、转化、补充或去除，在缓解N营养盐过剩造成的富营养化中发挥重要作用。该基金项目针对黄河口N污染严重性，开展了渤海沉积环境固氮细菌和古菌、氨氧化细菌和古菌、反硝化细菌、硝酸盐还原成氨细菌、厌氧铵氧化细菌、尿素利用细菌和古菌等分子生态学研究。另外，在黄河口湿地除进行了固氮微生物和厌氧铵氧化细菌生态学研究外，还开展了固氮、厌氧铵氧化、反硝化及硝化速率测定等生物地球化学研究。该项目获得了一些重要科学发现和研究成果。. 该项目分析鉴定了黄河口湿地、渤海、南海及鄂霍次克海沉积环境厌氧铵氧化细菌一新种，Candidatus Scalindua pacifica；发现河口等近岸环境存在陆源厌氧铵氧化细菌，河流等陆源输入可能是其主要环境来源；微生物与环境相关性分析说明，厌氧铵氧化细菌在海洋沉积环境中的确贡献于厌氧铵氧化作用，另外，该类细菌在渤海的种类组成、群落结构、丰度、空间分布及潜在生物地球化学作用除受氮营养盐等影响外，还受陆源人为污染（如重金属等）的影响。. 该项目研究发现，渤海沉积环境具有极其丰富的尿素利用细菌种类，而可利用尿素的化能自养氨氧化古菌多样性较低，但种类较新颖；河口等近岸环境具有陆地和海洋混合型尿素利用微生物群落，体现了该环境陆海相互作用特点；渤海沉积物胞内尿素酶活性与ureC基因丰度呈显著正相关，说明这些细菌和古菌的确参加了尿素利用等氮吸收或转化作用。渤海尿素利用细菌和古菌生态特点很好反应了陆源氮流失（如化肥）对近海环境及生态过程的影响。. 渤海具有极其丰富的潜在固氮微生物，携带nifH基因的硫酸盐还原细菌构成了最主要类群，反应了这类海洋细菌的一个新生态特征；渤海与南海具有较相似固氮微生物群落，说明西太平洋边缘海固氮微生物可能存在一定生物地理分布连续性。但在渤海没有发现天然气水合物和冷泉环境所具有的ANME-2c固氮古菌类群，说明渤海水很浅，天然气水合物很难在此形成，相关微生物类群也无法在此发育。