莱州湾沿岸河流沉积物的氮输出过程及功能微生物的变迁

入海河流沉积物的氮输出主要通过反硝化和厌氧氨氧化反应进行，对近海氮的富营养化和全球尺度的氮循环具有重要意义，是多年来国内外环境微生物生态学研究的热点。本研究采集了莱州湾南岸胶莱河(J)、弥河(M)和小清河(X)春、夏和秋季沿河口至入侵极限区界限外每条河流各4个站位的共计36个沉积物—水界面样品，研究了氮输出过程反硝化和厌氧氨氧化的速率及相应功能微生物的丰度和多样性的分布及其影响因子。.研究发现：(1)反硝化和厌氧氨氧化速率对氮输出过程的贡献量相当，在各个样品间差异较大，达到103数量级，两者的范围分别为53.24-50182.45 nmol/m2/h和8.95-39278.72 nmol/m2/h，季节和站位间差异不明显；(2)沉积物中反硝化和厌氧氨氧化过程相对应的微生物的丰度和多样性通过其功能蛋白的编码基因进行研究，反硝化过程的功能基因为nirK和nirS，厌氧氨氧化过程的功能基因为hzsA；(3)丰度结果表明，nirK的丰度高于nirS至少10倍以上，两者按沉积物干重核算其丰度范围分别为1.60×104-5.12× 106个/g和8.21×102-1.79× 105个/g，hzsA的丰度较低，范围为1.80×103-1.25× 106个/g；(4)DGGE对功能基因多样性的研究结果表明，nirK基因的多样性更高，香农指数范围为1.71-2.90，中粒径是J和X的主要影响因子，而M的主要影响因子不显著，nirS基因香农指数范围为1.01-2.41，J的主要影响因子是PO43-，而M和X的主要影响因子不显著，hzsA基因的多样性差异极小；(5)统计结果发现反硝化过程和厌氧氨氧化过程具有明显相关性，影响反硝化过程的主要环境因子包括PO43-和TC（相关）及Cr、Mn、Ni、Zn重金属离子的含量（显著相关），厌氧氨氧化过程的主要影响因子为TC和Ni、Zn含量（相关）。反硝化速率与nirK基因的丰度具有相关性，且与其相对丰度（nirK基因的丰度与总微生物16S基因丰度的比值）显著相关，说明nirK基因编码蛋白是莱州湾南岸沉积物反硝化作用的主要功能基因，反硝化作用速率和nirS基因丰度，及厌氧氨氧化速率和hzsA基因丰度无相关性。.目前研究成果已发表SCI论文2篇，申请授权国家实用新型专利1项，参与国际会议报告及论文1项，拟后续继续整理发表论文2-3篇。