稻田土壤微生物驱动的微好氧亚铁氧化耦合碳同化过程  

Microaerobic Fe(Ⅱ) oxidation coupled to carbon assimilation processes driven by microbes from paddy soil

作　　者：李晓敏 牟山 陈娅婷 刘同旭[2] 董军 李芳柏[2] Li X;Mou S;Chen Y;Liu T;Dong J;Li F

机构地区：[1]华南师范大学环境研宂院,广东省化学品污染与环境安全重点实验室,教育部环境理论化学重点实验室,广州510006 [2]广东省生态环境技术研宂所广东省农业环境综合治理重点实验室,广州510650 [3]电子科技大学微电子与固体电子学院,成都610054 [4]四川大学-香港理工大学灾后重建与管理学院,成都610207

出　　处：《中国科学：地球科学》2019年第12期1948-1959,共12页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:41571130052、41701295、41271263);广东省自然科学杰出青年基金项目(编号:2017A030306010)资助

摘　　要：在富铁的淡水和海洋环境中,微生物驱动的中性微好氧亚铁氧化过程能够耦合碳同化过程;而针对中国华南红壤关键带稻田土壤中的这一耦合过程却鲜有报道.文章分别以Fe S和Fe CO3为底物,以华南淹水稻田根际土壤为接种物,采用铁氧反向浓度梯度管法富集培养来自稻田土壤中的微氧型亚铁氧化菌,利用13C-Na HCO3为无机碳源示踪碳同化量变化,测定亚铁氧化动力学和表征生物成矿,并通过16s r RNA基因测序手段分析微生物群落的组成与丰度.结果发现,与添加亚铁底物的不接种对照相比,在含Fe S和Fe CO3的接种处理中距培养基表面0.5~1.0cm处形成微生物生长环带,且两者环带中总蛋白量最高值均出现在第6d,可达18.7~22.9mg m L^-1.碳同化量在6~15d时进入平稳期,此时Fe S和Fe CO3接种处理的碳同化量分别为0.44~0.54%和1.61~1.98%.Fe S接种处理亚铁氧化速率(r)为0.156mmol L^-1d^-1,比Fe CO3接种处理的(0.106mmol L^-1d^-1)略高;XRD和SEM-EDS结果显示亚铁氧化形成了无定型铁氧化物,并覆盖在杆状的菌体表面.与没有添加亚铁底物的对照处理相比,Fe S接种处理中Clostridium和Pseudogulbenkiania的相对丰度明显提高,而Fe CO3为底物时提高了Vogesella、Magnetospirillum、Solitalea和Oxalicibacterium的相对丰度,表明上述微生物可能具有潜在的微好氧亚铁氧化功能.上述结果证明,稻田土壤中存在可驱动微好氧亚铁氧化耦合碳同化过程的微生物,可为探讨红壤关键带微好氧区域的铁-碳元素转化耦合过程提供新的视角.

关 键 词：微好氧 亚铁氧化 稻田土壤 碳同化 微生物 

分 类 号：S15[农业科学—土壤学]