引物应用策略：基于2对古菌16S rRNA基因通用引物对环境样品古菌多样性分析

【目的】找到适宜的16S rRNA基因通用引物应用策略,应对复杂环境微生物多样性调查,尤其目前高速发展的高通量测序技术带来的巨大挑战。【方法】用Oligocheck软件分别将两对应试的古菌16S rRNA基因通用引物与RDP(Ribosomal database project)数据库中古菌16S rRNA基因序列进行匹配比对。用两对应试引物分别构建海洋沉积物样品的古菌16S rRNA基因文库。【结果】软件匹配结果显示引物f109/r958与目的基因的匹配程度高于引物f21/r958。该结果与古菌16S rRNA基因文库RFLP分析、古菌多样性指数分析结果相吻合。数据还表明,2对引物的综合文库能更好满足该沉积物样品的古菌多样性分析。【结论】选用与数据库中目的基因匹配性高的通用引物和多个引物的联合使用,可以有效提高环境样品微生物多样性调查的分辨率。     

西藏米拉山土壤古菌16S rRNA及amoA基因多样性?分析

摘要：【目的】硝化作用在全球土壤氮循环中具有重要的作用,虽然细菌一度被认为单独负责催化这个过程的限速步骤,但是最近一些研究结果表明泉古菌具有氨氧化的能力。本文通过构建古菌16S rRNA 基因克隆文库和氨氧化古菌amoA基因文库,分析西藏米拉山高寒草甸土壤中古菌及氨氧化古菌群落结构组成情况,为揭示青藏高原高寒草甸土壤古菌的多样性提供理论基础。【方法】采用未培养技术直接从土壤中提取微生物总DNA,分别利用通用引物构建古菌16S rRNA 基因和氨氧化古菌amoA基因克隆文库。【结果】通过构建系统发育树,表明古菌16S rRNA 基因克隆文库包括泉古菌门和未分类的古菌两大类,并且所有泉古菌均属于热变形菌纲。氨氧化古菌amoA基因克隆文库中序列均为泉古菌。通过DOTUR软件分析,古菌16S rRNA基因和古菌amoA基因克隆文库分别包括64个OTUs和 75个OTUs。【结论】西藏米拉山高寒草甸土壤中古菌多样性比较丰富,表明古菌在高寒草甸土壤的氮循环中可能具有重要的作用。所获得的一些序列与已知环境中土壤、淡水及海洋沉积物中获得的一些序列具有很高的相似性,其古菌及氨氧化古菌来自不同环境的可能性比较大,可能与青藏高原的地质历史变迁过程有关。米拉山古菌及氨氧化古菌与陆地设施土壤中相似性最高,说明与西藏米拉山高寒草甸土壤的退化有关。     

新疆沙湾冷泉沉积物中免培养古菌多样性初步研究

【目的】了解新疆沙湾冷泉沉积物的古菌组成及多样性。【方法】采用免培养法,液氮研磨提取冷泉沉积物总DNA,使用古菌通用引物进行16S rRNA基因扩增,构建16S rRNA基因文库。对阳性克隆进行HhaI限制性酶切分型,选出具有不同酶切图谱的序列进行测序,将所得序列与GenBank数据库中序列比对并构建16S rRNA基因系统发育树。【结果】从冷泉沉积物古菌16S rRNA基因文库中随机挑选了121个阳性克隆,共得到22个不同的可操作分类单元,BLAST结果表明全部克隆子归属于泉古菌门(Crenarchaeote)中免培养类群。系统发育分析归类为Soil-Freshwater-subsurface group和MarinegroupI,2个亚群并且各占整个文库的50%。其中40%左右的克隆子与具有无机碳和硝酸盐同化能力的泉古菌有高的相似性。此外还发现40%的克隆子与低温泉古菌类群具有很高的相似性。【结论】新疆沙湾冷泉沉积物中古菌类群多样性较低,但存有大量高度适应此低温、贫营养环境的泉古菌类群。     

浓香型白酒两个产区窖泥微生物群落结构分析

【目的】探索浓香型白酒两个典型产区窖泥微生物群落结构和多样性,分析窖泥微生物群落地域特征及对白酒风格形成的影响。【方法】分别提取四川和安徽两个产区窖泥样品总DNA,应用PCR-ARDRA和16S rRNA基因克隆测序技术对两个产区窖泥细菌和古菌进行研究。【结果】两个浓香型白酒产区窖泥细菌丰富,包括:厚壁菌门(Firmicute)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、互养菌门(Synergistetes)、Armatimonadetes类群和未分类细菌(Unclassified bacteria)。两个产区窖泥绝对优势种群均为厚壁菌门中梭菌纲(Clostridia)细菌,在四川产区窖泥中检出较多的互营单胞菌属(Synthrophomonas)和紫单胞菌属(Petrimonas)。古菌的群落组成较为简单,主要是甲烷囊菌属(Methanoculleus)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)4个产甲烷古菌类群,四川产区窖泥优势古菌为甲烷囊菌和甲烷八叠球菌,安徽产区则为甲烷八叠球菌属和甲烷鬃菌。【结论】四川和安徽两个产区窖泥微生物的16S rRNA基因克隆文库系统地反映了两者微生物群落的相似性和差异性,对揭示浓香型白酒两个产区的酒体风格差异形成有一定的参考价值。     

海南东寨港红树林不同植被土壤微生物群落结构比较

【目的】比较不同植被下红树林土壤细菌和古菌的多样性及群落结构,认识红树林土壤微生物资源多样性。【方法】直接提取红树林土壤总DNA,采用细菌通用引物27F/1492R和古菌通用引物Arch21F/Arch958R进行PCR扩增,构建细菌和古菌16S rRNA基因文库,对海南东寨港自然保护区秋茄林、无瓣海桑林和无红树林裸滩土壤的细菌和古菌多样性和群落结构进行分析和比较。【结果】3种土壤样品的细菌类群包括变形细菌门(Proteobacteria)等16个类群,其中变形细菌门(Proteobacteria)与绿屈挠菌门(Chloroflexi)是优势类群;古菌包括6个嗜泉古菌界(Crenarchaeota)类群和7个广域古菌界(Euryarchaeota)类群,分别以Marine Benthic Group C、Marine Benthic Group D为优势类群。多样性指数(H’)和物种丰富度指数(Schao1)表明,本地种秋茄林下土壤细菌和古菌的多样性指数最高,外来种无瓣海桑显著低于秋茄林,甚至明显低于相邻无红树林裸滩沉积物;不同植被下土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异,秋茄林土壤微生物群落结构和无红树林裸滩沉积物更相似。【结论】红树林土壤微生物类群丰富,不同植被下土壤细菌和古菌多样性和群落结构存在显著差异。     

西藏米拉山土壤古茵16S rRNA及amoA基因多样性分析

[目的]本研究旨在了解西藏米拉山高寒草甸土壤中古菌及氨氧化古菌群落结构组成情况.[方法]采用未培养技术直接从土壤中提取微生物总DNA,分别利用通用引物构建古菌16S rRNA基因和氨氧化古菌amoA基因克隆文库.利用DOTUR软件将古菌和氨氧化古菌序列按照相似性97%的标准分成若干个可操作分类单元(OTUs).[结果]通过构建系统发育树,表明古菌16s rRNA基因克隆文库包括泉古菌门和未分类的古菌两大类,并且所有泉古菌均属于热变形菌纲.氨氧化古菌amoA基因克隆文库中序列均为泉古菌.古菌16s rRNA基因和古菌amoA基因克隆文库分别包括64个OTUs和75个OTUs.[结论]西藏米拉山高寒草甸土壤中古菌多样性比较丰富,表明古菌在高寒草甸土壤的氮循环中可能具有重要的作用.     

珠三角养殖水体中参与氮循环的微生物群落结构

【目的】为了研究珠三角地区养殖水体中各种含氮化合物循环转化的特征及其相关功能微生物的群落结构。【方法】构建人工模拟养殖系统,采用15N-稳定性同位素探测技术(stable isotope probing,15N-SIP)标记参与氮素迁移的微生物,通过氯化铯-溴化乙锭密度梯度超高速离心法分离15N标记的DNA,并以此构建含15N-DNA的细菌和古菌16S rRNA基因克隆文库。【结果】15N标记的基因组DNA经过超高速密度梯度离心后成功与14N-DNA分离;对克隆文库序列的分析表明:细菌文库得到的19个可操作分类单元(Operational TaxaUnits,OTUs)分别归为变形菌门(Proteobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。变形菌门为绝对优势类群,占整个细菌克隆文库的99.2%,其中优势菌群为丛毛胞菌属(Comamonas)(15.7%)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)(12.4%)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)(11.5%)和硝化杆菌属(Nitrobacter)(11.5%);古菌文库得到的9个OTUs归为奇古菌门(Thaumarchaeota)、泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)。【结论】将15N-SIP技术应用于珠三角养殖水体氮素循环微生物群落结构的研究中,得到了丰富的氮素循环微生物群落的组成,这些信息为进一步分离纯化氮素降解微生物提供了重要的参考,为营造健康的水产养殖环境提供科学依据。     

中央戈壁石下生物土壤结皮中细菌群落结构和多样性

【背景】戈壁石下生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)中的微生物在干旱、半干旱地区生态系统物质循环中起重要作用,其细菌群落结构和多样性因气候和地理环境的不同而存在较大差异。中央戈壁面积大,其石下BSCs中细菌群落结构和多样性却知之甚少。【目的】比较中央戈壁石下BSCs和周围裸土中细菌群落结构和多样性的异同,揭示环境因子对它们的影响以及细菌之间的相互作用关系。【方法】利用Illumina MiSeq对16S rRNA基因进行高通量测序,使用生物信息学分析方法分析细菌群落结构和多样性及其影响因素;基于CoNet软件绘制物种共现性网络图,利用Cytoscape 3.5.1软件将网络图可视化。【结果】石下BSCs的速效磷(Available phosphorus,AP)、速效氮(Available nitrogen,AN)和叶绿素a (Chlorophyll a,Chl a)的含量均明显高于周围裸土(最高高出471%),而pH则略低于周围裸土;石下BSCs中细菌的最优势菌门为Cyanobacteria(45.85%-53.77%),优势属(9.25%-18.42%)有Trichocoleus、Chroococcidiopsis和属于Cyanobacteria纲的1个未知属;临近裸土中细菌的最优势菌门为Actinobacteria (38.82%-44.69%),优势属(5%)有Arthrobacter、Rubrobacter和其它3个属于放线菌门或酸杆菌门的未知属;在土壤理化因子中,AP对石下细菌群落组成的影响最大;除Actinophytocola属和Cyanobacteria纲中的未知属外,其他微生物之间均存在较强的互作关系,其中以共存的互作关系为主(约占60%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点都属于Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲。【结论】中央戈壁石下BSCs中的细菌群落结构和多样性明显不同于临近裸土,Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲的细菌是该地区石下早期BSCs形成和发育最初及最重要的驱动力。     

大叶藻(Zostera marina)海草床沉积物细菌和古菌丰度及组成的垂直剖面特征

【背景】海草床是重要的"蓝碳"生态系统,对全球碳汇有重要贡献。海草床沉积物剖面的垂直梯度特征显著,表层呈现氧化态,富含活性有机质,而深层呈还原态,以惰性有机质为主。【目的】探究这种垂直特征如何影响微生物的丰度和群落分布。【方法】利用荧光定量PCR和16SrRNA基因高通量测序等手段,测定了山东荣成天鹅湖大叶藻海草床不同深度(5、10、15、20、25和30 cm)沉积物中细菌和古菌丰度、多样性和群落结构的变化。【结果】细菌和古菌16S rRNA基因拷贝数随深度的增加而降低,在沉积物5cm深处,细菌的16SrRNA基因拷贝数显著高于20cm和30cm层(ANOVA,P0.05)。深度对细菌和古菌α多样性指数没有显著影响(P0.05)。细菌中相对丰度最高的是变形菌门,其次是绿弯菌门,拟杆菌门,浮霉菌门等,其中δ-变形菌和浮霉菌的相对丰度随深度显著增加(P0.05)。古菌群落中深古菌门比例最高,在25cm深处达到70%以上;其次是乌斯菌门、洛基古菌门、广古菌门和奇古菌门等。奇古菌门比例随深度增加而显著降低(P0.05),其他古菌类群在不同深度间差异不显著(P0.05)。【结论】海草床沉积物细菌和古菌的丰度、多样性和群落分布具有明显的垂直特征,这种特征可能受沉积物有机质组成和氧化还原状况影响。     

福州左海湖冬春季浮游细菌群落16S rRNA多样性

【目的】为揭示福州左海湖冬春不同季节水体中浮游细菌群落的多样性。【方法】通过对2012年1月(冬季)和2012年4月(春季)的左海湖水体样品构建细菌16S rRNA基因克隆文库,对2个季节样品中细菌群落的多样性和均匀度等进行比较,并对其群落结构特征进行分析。【结果】冬季左海细菌群落的多样性指数Shannon-Wiener(H)达到3.53,均匀度指数(E)达到0.66;春季细菌群落的多样性指数Shannon-Wiener(H)为3.37,均匀度指数(E)为0.64,这2个季节样品的细菌群落均具有很高的多样性,但均匀度都偏低。2个季节水体中共检测到5个细菌门类:α-变形菌纲(α-proteobacteria)、β-变形菌纲(β-proteobacteria)、拟杆菌门(bacteroidetes)、放线菌门(actinobacteria)、蓝细菌门(cyanobacteria),此外还存在一些未被认知的序列。冬季的优势菌群为β-proteobacteria,次优势菌群为cyanobacteria;春季的最优势菌群为cyanobacteria。【结论】左海湖水体细菌在冬春2季节中的菌群结构存在差异,特别是最优势的细菌发生了很大变化,其中冬季细菌群落的多样性及均匀度相对较高。     

Elevational patterns in archaeal diversity on mt. Fuji

Little is known of how archaeal diversity and community ecology behaves along elevational gradients. We chose to study Mount Fuji of Japan as a geologically and topographically uniform mountain system, with a wide range of elevational zones. PCR-amplified soil DNA for the archaeal 16 S rRNA gene was pyrosequenced and taxonomically classified against EzTaxon-e archaeal database. At a bootstrap cut-off of 80%, most of the archaeal sequences were classified into phylum Thaumarchaeota (96%) and Euryarchaeota (3.9%), with no sequences classified into other phyla. Archaeal OTU richness and diversity on Fuji showed a pronounced 'peak' in the mid-elevations, around 1500 masl, within the boreal forest zone, compared to the temperate forest zone below and the alpine fell-field and desert zones above. Diversity decreased towards higher elevations followed by a subtle increase at the summit, mainly due to an increase in the relative abundance of the group I.1b of Thaumarchaeota. Archaeal diversity showed a strong positive correlation with soil NH(4) (+), K and NO(3) (-) (.) Archaeal diversity does not parallel plant diversity, although it does roughly parallel bacterial diversity. Ecological hypotheses to explain the mid diversity bulge on Fuji include intermediate disturbance effects, and the result of mid elevations combining a mosaic of upper and lower slope environments. Our findings show clearly that archaeal soil communities are highly responsive to soil environmental gradients, in terms of both their diversity and community composition. Distinct communities of archaea specific to each elevational zone suggest that many archaea may be quite finely niche-adapted within the range of soil environments. A further interesting finding is the presence of a mesophilic component of archaea at high altitudes on a mountain that is not volcanically active. This emphasizes the importance of microclimate - in this case solar heating of the black volcanic ash surface - for the ecology of soil archaea.     

基于高通量测序研究青藏高原茶卡盐湖微生物多样性

【目的】茶卡盐湖(Chaka Salt Lake,CSL)是青藏高原有名的天然结晶盐湖,具有独特的石盐盐湖矿床,盛产青盐。盐湖卤水环境中存在丰富的嗜盐菌资源和潜在的新种,细菌和古菌的群落结构特征和物种多样性尚不明确。【方法】采用Illumina高通量测序平台对茶卡盐湖水样和底泥混合物中的细菌和古菌群落进行16S r RNA基因(V3-V5区)高通量测序,检测4个样本的群落结构差异和微生物多样性。【结果】获得细菌和古菌总有效序列分别为117 192和110 571条。结果分析表明细菌和古菌的物种注释(Operational taxonomic unit,OTU)数目分别为421和317,获得分类地位明确的细菌种类为14门28纲170属,古菌为5门4纲34属。细菌的优势类群是厚壁菌门(Firmicutes),所占比例为68.37%,其次为变形菌门Proteobacteria(20.49%);优势种属依次为芽孢杆菌属Bacillus(41.94%)、海洋芽孢杆菌属Oceanobacillus(8.03%)、假单胞菌属Pseudomonas(7.67%)、盐厌氧菌属Halanaerobium(7.42%)和乳球菌属Lactococcus(7.38%);古菌的优势类群以广古菌门(Euryarchaeota)盐杆菌纲(Halobacteria)为主,优势菌是Halonotius(17.21%)和盐红菌属Halorubrum(16.23%)。【结论】揭示了茶卡盐湖中细菌和古菌的群落结构及物种多样性,为嗜盐菌的开发及后续微生物资源的挖掘提供了理论依据。     

Archaeal and bacterial diversity in hot springs on the Tibetan Plateau, China

The diversity of archaea and bacteria was investigated in ten hot springs (elevation >4600 m above sea level) in Central and Central-Eastern Tibet using 16S rRNA gene phylogenetic analysis. The temperature and pH of these hot springs were 26-81°C and close to neutral, respectively. A total of 959 (415 and 544 for bacteria and archaea, respectively) clone sequences were obtained. Phylogenetic analysis showed that bacteria were more diverse than archaea and that these clone sequences were classified into 82 bacterial and 41 archaeal operational taxonomic units (OTUs), respectively. The retrieved bacterial clones were mainly affiliated with four known groups (i.e., Firmicutes, Proteobacteria, Cyanobacteria, Chloroflexi), which were similar to those in other neutral-pH hot springs at low elevations. In contrast, most of the archaeal clones from the Tibetan hot springs were affiliated with Thaumarchaeota, a newly proposed archaeal phylum. The dominance of Thaumarchaeota in the archaeal community of the Tibetan hot springs appears to be unique, although the exact reasons are not yet known. Statistical analysis showed that diversity indices of both archaea and bacteria were not statistically correlated with temperature, which is consistent with previous studies.     

基于amoA基因扩增子高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法

【背景】对于环境样品中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)多样性的研究,利用amoA功能基因作为分子标记会比16SrRNA基因有更强的特异性和更高的分辨率,能更准确地反映环境样品中氨氧化古菌的种群结构和分布特征。然而,目前对amoA基因扩增子高通量测序的分析存在两大限制因素:一是缺乏相应的amoA基因参考数据库;二是AOA amoA基因在种水平上的相似性阈值未知,分析过程中没有明确的划分种水平操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)的阈值。【目的】构建基于amoA功能基因序列分析氨氧化古菌多样性的方法,为基于高通量测序的功能微生物多样性分析提供参考。【方法】基于目前已通过分离纯化或富集培养获得的34株氨氧化古菌及功能基因数据库中收录的环境样品amoA基因序列,构建氨氧化古菌amoA基因参考数据库。通过菌株间两两比对获得的amoA基因相似度与16SrRNA基因相似度的相关性分析,确定amoA基因在种水平上的相似性阈值。基于MOTHUR软件平台,利用建立的参考数据库和确定的阈值对南海一个垂直水体剖面样品的amoA基因序列进行多样性分析。【结果】构建了含有26 091条序列信息的古菌amoA基因参考数据库,确定了89%作为分析过程中古菌amoA基因划分种水平OTU的阈值,对南海水体样品氨氧化古菌的多样性分析结果很好地显示了南海不同深度水层水体中氨氧化古菌的种群结构和系统发育关系,有效揭示了南海氨氧化古菌的垂直分布差异。【结论】建立了基于amoA基因高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法,此方法可以有效分析环境样品中氨氧化古菌的多样性。     

一个新的古菌类群———奇古菌门(Thaumarchaeota)

基于16S rRNA基因的系统发育关系,古菌域(Archaea)被分为两个主要类群:广古菌门(Euryarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota)。近20年来,微生物分子生态学技术的快速发展和应用显示,在中温环境中广泛存在着大量的未培养古菌,而且它们可能在自然界重要元素(N、C)的生物地球化学循环中发挥着重要作用。最初,这些未培养古菌因在16S rRNA基因系统发育上与泉古菌关系较密切而被称作中温泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。而近年来,对更多新发现的中温古菌核糖体RNA基因序列和其它分子标记物进行的分析均不支持中温泉古菌由嗜热泉古菌进化而来的假设,而揭示其可能代表古菌域中一个独立的系统发育分支。基因组学、生理生态特征等分析也显示中温泉古菌与泉古菌具有明显不同的特征。因而专家建议将这些古菌(中温泉古菌)划分为一个新的门,成为古菌域的第三个主要类群—Thaumarchaeota(意译为奇古菌门)。这一新古菌门提出后得到其他研究证据的支持和认可。本文对目前已知的奇古菌门的分类地位演化、基因组学、多样性和生理代谢特征等作一简要综述。     

荒漠孑遗植物四合木对土壤古菌群落的影响

土壤是植物定居的场所,也是植物-微生物互作的重要界面。古菌是土壤微生物重要组份,在碳、氮、硫、铁等元素的生物地球化学循环和植物的生长发育、适应生境中发挥重要作用。植物定居对土壤古菌群落的影响研究鲜有开展,孑遗植物在研究植物-微生物-环境互作中具有独特的优势。采用扩增子高通量测序技术,研究以荒漠孑遗植物四合木为建群种或优势种的四合木-红砂-珍珠-针茅群落、四合木-针茅群落和四合木群落等三种荒漠植物群落类型中,四合木根区土壤和光板地土体土壤古菌群落特征,揭示四合木定居对土壤古菌物种数量、多样性、群落组成及功能的影响。结果表明,荒漠孑遗植物四合木定居不仅增加了根区土壤古菌的物种数量,提高了根区土壤古菌群落多样性,而且改变了土壤古菌群落组成,减少了奇古菌门Nitrososphaeraceae科未分类的属氨氧化古菌（unclassified_f_Nitrososphaeraceae）和暂定Nitrososphaera属氨氧化古菌（Candidatus Nitrososphaera）相对丰度,增加了Nitrososphaeraceae科暂定Nitrocosmicus属氨氧化古菌（Candidatus Nitrocosmicus）和广古菌门海洋古菌类群Ⅱ中未分类的属（norank_o_Marine_Group_II）相对丰度,广古菌门热原体纲未分类的属（unclassified_c__Thermoplasmata）相对丰度变化显著。植物群落演替对四合木根区土壤和光板地土体土壤古菌群落均无显著影响。Nitrososphaeraceae科氨氧化古菌是三种不同荒漠植物群落类型中土壤古菌的核心微生物组。四合木定居也显著改变土壤古菌群落的功能,减弱了高丰度功能,增强了低丰度功能,对有氧呼吸、核苷酸合成、氨基酸合成等途径影响显著。荒漠孑遗植物四合木定居改变了土壤古菌群落物种数量、多样性、组成、功能等特征。     

中国南海北部陆坡沉积物古菌多样性及丰度分析

【目的】海洋沉积物中的古菌在全球生物地球化学循环中充当重要的角色,深入了解沉积物中古菌群落的结构及功能特征是探究海洋沉积物中古菌参与生物地球化学循环和生态学功能的基础。【方法】采用高通量测序技术,分别对南海北部陆坡不同海域(东部,西部和神狐海域的7个站位)沉积物中古菌16SrRNA基因进行Illumina Mi Seq测序。【结果】中国南海北部陆坡沉积物中古菌的主要门类是Bathyarchaeota、Thermoplasmata、Woesearchaeota(DHVEG-6)、Thaumarchaeota(Marine Group I)、Lokiarchaeota和Marine Hydrothermal Vent Group(MHVG),还存在少量的AK8、Marine Benthic Group A和Terrestrial Hot Spring Crenarchaeota Group(THSCG)等。在潜在水合物区沉积物中还发现了甲烷代谢相关古菌(Anaerobic methanotrophic archaea,ANME)类群,主要为ANME-1、ANME-2ab和ANME-2c等。甲烷代谢古菌的分布特征也从甲烷代谢保守功能基因mcr A(Methyl coenzyme-Mreductase A)的扩增中得到了验证。利用定量PCR对南海沉积物中的细菌、古菌的16SrRNA基因和mcrA基因进行了定量,发现细菌16SrRNA基因拷贝数为10~5-10~7 copies/g(湿重),古菌16SrRNA基因拷贝数为10~5-10~6 copies/g(湿重),潜在水合物区mcrA基因拷贝数为10~3-10~5 copies/g(湿重)。【结论】揭示了中国南海北部陆坡沉积物中具有丰富的微生物资源,其中古菌种类多样且丰度较高,同时发现冷泉特征古菌群落,为深入认识和理解南海沉积物中微生物丰度和古菌多样性,以及解析古菌地球化学功能奠定基础。     

The Thaumarchaeota: an emerging view of their phylogeny and ecophysiology

Thaumarchaeota range among the most abundant archaea on Earth. Initially classified as 'mesophilic Crenarchaeota', comparative genomics has recently revealed that they form a separate and deep-branching phylum within the Archaea. This novel phylum comprises in 16S rRNA gene trees not only all known archaeal ammonia oxidizers but also several clusters of environmental sequences representing microorganisms with unknown energy metabolism. Ecophysiological studies of ammonia-oxidizing Thaumarchaeota suggest adaptation to low ammonia concentrations and an autotrophic or possibly mixotrophic lifestyle. Extrapolating from the wide substrate range of copper-containing membrane-bound monooxygenases, to which the thaumarchaeal ammonia monooxygenases belong, the use of substrates other than ammonia for generating energy by some members of the Thaumarchaeota seems likely.