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【科研进展】研究揭示滨海湿地土壤有可能成为潜在的甲烷汇

来源: 时间:2022-11-17

  甲烷和氧化亚氮(N2O)是重要的温室气体,尽管二者在温室气体排放中占比低于二氧化碳,然而却具有比二氧化碳更高的增温潜势,因此其大气浓度关系到全球气候变化。滨海湿地分布于潮间带,间歇性的潮水浸没导致其土壤环境交替变换于有氧和缺氧的状态,为二氧化碳、甲烷和N2O等温室气体的产生提供了适应的条件。前期研究发现滨海湿地土壤在好氧条件下具有甲烷氧化能力,好氧甲烷氧化菌是主要贡献者。而在缺氧条件下,好氧甲烷氧化菌在滨海湿地土壤的代谢机制,特别是与N2O产生相关的亚硝酸盐/硝酸盐还原过程仍需要全面系统探究。

  针对以上问题,广东省科学院生态环境与土壤研究所(以下简称省科学院土壤环境所)刘芳华研究员团队首先通过微宇宙培养实验证实,即使在缺氧条件下,甲烷氧化能力仍然存在。RNA水平的高通量测序结果表明,甲基杆菌(Methylobacter)是缺氧甲烷氧化的潜在参与者。随后,研究团队分离培养具有高氧亲和力的甲基杆菌Methylobacter sp.YRD-M1菌株。基因组测序和纯培养的实验结果显示其在缺氧条件下氧化甲烷的电子受体很可能是亚硝酸盐。值得注意的是,该过程伴随有少量N2O的产生,同样的可能性也存在于该菌株的硝酸盐代谢过程中。最后,通过比对分析公共数据库信息结果显示,类似Methylobacter sp. YRD-M1的微生物在陆地和滨海环境中分布广泛。

滨海湿地土壤缺氧甲烷氧化示意图

  以上研究结果显示,滨海湿地土壤因为广泛存在以甲基杆菌为代表的甲烷氧化菌,从而很有可能成为潜在的甲烷汇。但值得注意的是,需要同时监测滨海湿地土壤N2O的排放,否则有可能顾此失彼。滨海湿地是大气甲烷的重要自然源,深入理解滨海湿地中的甲烷缺氧氧化过程对理解控制滨海湿地甲烷排放的机制以及对减轻全球变暖具有重要意义。甲烷和氧化亚氮(N2O)是重要的温室气体,尽管二者在温室气体排放中占比低于二氧化碳,然而却具有比二氧化碳更高的增温潜势,因此其大气浓度关系到全球气候变化。滨海湿地分布于潮间带,间歇性的潮水浸没导致其土壤环境交替变换于有氧和缺氧的状态,为二氧化碳、甲烷和N2O等温室气体的产生提供了适应的条件。前期研究发现滨海湿地土壤在好氧条件下具有甲烷氧化能力,好氧甲烷氧化菌是主要贡献者。而在缺氧条件下,好氧甲烷氧化菌在滨海湿地土壤的代谢机制,特别是与N2O产生相关的亚硝酸盐/硝酸盐还原过程仍需要全面系统探究。

  该工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、广东省基础与应用基础研究基金联合基金、广东省科学院发展专项资金等项目支持,相关研究成果发表在国际土壤生物化学经典期刊《Soil Biology and Biochemistry》(IF=8.546),省科学院土壤环境所博士后郝钦钦为论文第一作者。

  论文链接:

  https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108863

  (省科学院土壤环境所/供稿)

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