我实验室发表亚硝酸盐和硝酸盐还原驱动富营养化湖泊沉积物中微生物氮循环

我实验室发表亚硝酸盐和硝酸盐还原驱动富营养化湖泊沉积物中微生物氮循环

话题标签：#厌氧氨氧化与反硝化 #扩增子分析

摘要：本研究加深了我们对驱动湖泊沉积物中反硝化和厌氧氨氧化脱氮机制的理解。

厌氧微生物脱氮是驱动湖泊生态系统氮循环的重要过程。然而，湖泊沉积物中由反硝化和厌氧氨氧化（anammox）作用实现氮的去除及其潜在的耦合机制的研究存在大量空白。本研究从东湖不同区域收集沉积物，通过对沉积物样品中nirS/K和hzsB功能基因的扩增子测序技术分析反硝化和厌氧氨氧化微生物群落组成特性。结果表明，沉积物中共检测到9个属的反硝化菌，能够进行异养和自养反硝化。厌氧氨氧化细菌以 Candidatus Brocadia 为主。我们发现NO3-和NO2-浓度以及Nar酶活性是影响湖泊中反硝化和厌氧氨氧化群落的关键因素。生物反应器的富集实验证实了在低硝酸还原酶活性的条件下，另外补充足够浓度NO2-时，反硝化和厌氧氨氧化脱氮速率显著提高。同时发现反硝化和厌氧氨氧化的耦合在 N 去除过程中起重要作用，电子受体（即 NO2- 和 NO3-）的可利用性能够影响湖泊沉积物中的N去除。SEM模型分析表明，NO2-、NO3-和与N转化相关的酶是影响湖泊沉积物中微生物脱N的关键因素。研究成果于2022年5月19日在Water Research（中科院SCI一区，影响因子11.236）上发表，题目为“Nitrite and nitrate reduction drive sediment microbial nitrogen cycling in a eutrophic lake”。中山大学博士研究生张丹丹与创新团队骨干成员颜庆云教授分别为文章的第一作者和通讯作者。

该研究得到了国家自然科学基金、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118637