水稻土的厭氧鐵銨氧化過程（Feammox）研究

　　農業生產過程中，為提高農作物產量，過量氮肥施用于農田。然而農作物只利用了施用氮肥的大約35%，其余氮素均以不同形式進入環境，導致不同生態系統氮素污染，對植物、動物、微生物、土壤、水體及人體健康造成一定的威脅。

　　為了提高氮肥利用率、減少環境中氮污染，水稻土中氮循環研究由來已久。氮循環是生物地球化學過程中重要的元素循環之一，比如，硝化過程、反硝化過程、共反硝化過程及厭氧氨氧化過程（anammox）。近年來，厭氧鐵銨氧化（Feammox）過程在很多生態系統中都有檢測到，包括森林土壤、濕地以及一些富集培養物。該過程是指在厭氧條件下，微生物將Fe（III）還原的同時將NH₄⁺氧化，生成氮氣或亞硝酸鹽或硝酸鹽的過程。由于周期性的干濕交替，造成水稻土中有氧和無氧條件的交替，從而加速了其中Fe（II）和Fe（III）的轉換。同時，水稻種植過程中會施入大量的NH₄⁺，因此研究人員認為水稻土中可能發生Feammox過程，然而目前對水稻土中Feammox的研究還較少。由于缺乏功能微生物的功能基因，目前對驅動Feammox過程的功能微生物主要集中于富集培養物的研究，而且這些研究主要基于培養體系中所有微生物DNA水平進行研究，很少從RNA水平研究Feammox相關微生物群落組成。

　　基于此，中國科學院城市環境研究所城市微生物組（蘇建強研究組）采用15N-穩定同位素示蹤的方法測定了中國南方水稻土中Feammox過程的潛在速率，并利用RNA-SIP結合高通量測序技術，從RNA水平探究了Feammox過程的可能功能微生物。研究結果表明：（1）Feammox過程廣泛存在于中國南方水稻土中，通過其損失的氮大約占施用氮肥的6.91%；（2）Feammox相關微生物群落組成與土壤性質有關，尤其是pH和土壤粒徑；（3）Geobacter, GOUTA19, Nitrososphaeraceae 和Pseudomonas是Feammox過程中重要的潛在功能微生物，尤其是Geobacter。相關結果以RNA Stable Isotope Probing of Potential Feammox Population in Paddy Soil 為題發表于Environmental Science and Technology。城市環境所博士李虎為第一作者，研究員蘇建強為通訊作者。

　　該研究獲得中科院先導專項（XDB15020302）及國家自然科學基金（41701280,41771285,41430858）的資助。

　　文章鏈接

　　TOC ART

　　標記處理樣品中顯著富集的微生物