腾冲及周边地区热泉古菌脂类标志物研究：环境因素，生物地理和微生物功能意义

热泉生物的一个主要特征是它们具有很强的地域性分布。我国的热泉分布广泛，但对其生物地球化学意义研究甚少。本项目拟通过地球化学和微生物学的交叉融合研究，查明云南腾冲及周边地区（如龙陵，洱源）热泉中泉古菌醇 (crenarchaeol)和其他古菌脂类标志化合物的类型和含量；探讨古菌脂类物质的分布及其控制因素；揭示古菌分子基因和脂类标志物分布模式间的相互关系；进而追溯陆地热泉中生物标志物的起源，生物地理性特征，生理功能和进化历史。为深入研究陆地热泉及其它自然环境中古菌在地球生源要素的化学循环，尤其是在碳，氮循环中的作用、影响及其响应等提供基本的数据基础和理论依据。

本项工作以中国云南省腾冲县及其周边地区（龙陵、洱源）以临近西藏地区热泉水体、沉积物及土壤样品为研究对象，并对美国黄石公园和内华达州热泉进行了拓展性研究。利用分子生物学以及有机地球化学的手段，进行了16S rRNA测序分析，提取了微生物特别是古菌膜脂类化合物，探讨了这些微生物在不同化学条件热泉中的分布以及这些膜脂类化合物的分布及其控制因素。结果表明不同pH和温度的热泉中，细菌和古菌的分布模式存在差异，特别是温度对于古菌极性脂类（PL）的分布具有明显影响，这可能是由于温度对于古菌代谢速率产生的影响；支链GDGT有可能产于陆地热泉中，喜温微生物可能是其生物来源。细菌GDGT比古菌GDGT结构更容易受到温度的影响。发现热泉沉积物样品都表现出环化指数（ring index），TEX86或者甲烷指标（methane index）与温度，pH或者其他化学参数（如亚硝酸，硝酸和硫离子）有很好的相关性，并且这种相关性在极性脂类化合物比在非极性脂类化合物中更好。amoA与nirS基因与某些极性或者非极性脂类化合物有很强的相关性。这些表明某些特殊的生物功能与脂类化合物的生成之间有潜在的联系，并且加强了我们对脂类化合物作为生物地球化学过程指标的潜在应用的认识。