纳木错高寒湿地产甲烷古菌的季节性变化及对增温的响应

Alpine wetlands would probably become an important source of methane emissions because of its high amount of organic matter under global warming. However, how the methanogenic community respond to the increasing temperature still remains unclear. Therefore, we will select Nam co littoral wetlands soil as our research subject to investigate the seasonality of methanogenic community structure, population and activity through a series of experiments including in situ survey and simulate microcosm experiments in the lab and analysis including microbial molecular ecological and biogeochemical analysis. Furthermore, we would investigate the effect of temperature on methanogenic community and methanogenic community in different seasons. Consequently, we could demonstrate the effect of climate warming on methane production and illustrate the microbial mechanism of methane production in alpine wetlands,Qinghai-Tibetan plateau. Finally, all findings of the experiments will also help to provide the theoretical basis for precise evaluation of methane emission fluxes in alpine wetlands widely distributed in Qinghai-Tibetan plateau.

全球气候变暖背景下储藏大量有机质的青藏高原高寒湿地可能成为重要的甲烷排放"源"。而高寒湿地产甲烷古菌群落如何响应增温还远未认识清楚。因此本项目拟选取青藏高原纳木错典型高寒湖滨湿地土为研究对象，通过野外监测、室内温度模拟试验，采用微生物分子生态学和生物地球化学等方法，查明高寒湿地产甲烷古菌群落的季节性变化，阐明高寒湿地产甲烷古菌群落结构、数量和活性的季节演替规律；进一步结合室内温度梯度模拟试验，解析青藏高原高寒湿地中温度对产甲烷古菌群落季节性变化的影响及产甲烷古菌群落对增温的响应,揭示气候变暖对高寒湿地甲烷产生的影响，探讨高寒湿地控制甲烷产生的微生物学机理；为准确评估气候变暖背景下青藏高原地区湿地甲烷排放提供理论依据。

全球气候变暖背景下储藏大量有机质的青藏高原高寒湿地可能成为重要的甲烷排放“源”。而高寒湿地产甲烷古菌群落如何响应增温还远未认识清楚。因此，本项目通过野外监测和室内温度模拟实验，利用分子生物学技术和生物地球化学过程等方法，研究了高寒湿地土壤微生物群落多样性的季节性变化规律，以及温度对甲烷产生和产甲烷古菌群落结构的影响。研究结果发现高寒湿地土壤微生物多样性和群落结构存在季节性变化规律，冬季多样性最高，而且土壤微生物多样性变化主要受到温度影响，冬季群落结构也显著区别于其它季节。各季节间产甲烷古菌也存在显著差异，温度较高的季节甲烷杆菌目相对丰度增加。不同季节湿地土壤均存在温度梯度响应，但不同季节对不同温度的响应存在显著差异，以8月份湿地土壤甲烷产生潜力最高。通过对8月份纳木错湖滨湿地土壤进一步的室内温度梯度培养实验发现温度变化对纳木错高寒湖滨湿地土壤甲烷产生具有显著影响，中温时（30°C）甲烷产生量最高，低温（15°C）和高温（45°C）时甲烷产生都会受到显著抑制，而且高温（45°C）条件下的抑制作用更强；另外，温度显著改变了产甲烷古菌群落结构，当温度从15°C增加至30°C时，甲烷八叠球菌相对丰度降低，甲烷微菌和甲烷杆菌相对丰度均显著增加；但当温度继续增加至45°C时，甲烷杆菌相对丰度降低，甲烷八叠球菌的活性却会一直高于其它培养温度（15°C 和30°C）。