人类活动对黄河三角洲滨海湿地AOM微生物基因流迁移转化过程的生物学影响机制
批准号:
42077051
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
陈庆锋
依托单位:
学科分类:
基础土壤学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈庆锋
中文摘要
人类活动显著影响着全球微生物基因流的迁移过程和温室气体排放。针对全球气候变暖日益加剧的实际需求,湿地AOM微生物成为减少CH4排放的关键,其中人类活动对湿地AOM微生物基因流迁移过程的影响机制已成为当前研究热点。本项目以黄河三角洲滨海湿地为对象,采用高通量测序和宏基因组学方法,选取油田开采、海水养殖、农业种植、黄河调水和旅游开发五种典型人类活动干扰的滨海湿地,重点研究:(1)湿地中AOM微生物群落结构的时空分布特征;(2)AOM微生物基因流的迁移转化规律;(3)不同滨海湿地中AOM微生物特征功能基因,建立特征功能基因文库; (4)人类活动与AOM微生物基因流及其群落结构的关联性,揭示人类活动对滨海湿地AOM微生物基因流迁移过程的生物学影响机制。这对于保护黄河下游微生物遗传多样性和生物多样性具有重要意义,并为调控湿地碳氮等元素生物地球化学循环过程和减少CH4排放提供重要的理论基础与科学依据。
英文摘要
Human activities significantly affect the global microbial gene flow migration process and greenhouse gas emissions.In view of the increasing actual demand of global climate warming, wetland AOM microbes have become the key to reduce CH4 emissions, among which the mechanism of human activities affecting the gene flow migration process of wetland AOM microbes has become a current research focus.This project by the Yellow River delta coastal wetland as an object, adopts high-throughput sequencing and macro genomics approach, selection of oilfield exploitation, aquaculture, agriculture, the Yellow River water diversion and tourism development of five kinds of typical coastal wetland human disturbance, key research: (1) the space-time distribution features of AOM microbial community structure in wetlands;(2) migration and transformation of AOM microbial gene flow;(3) AOM microbial feature function genes in different coastal wetlands, and the feature function gene library was established;(4) the correlation between human activities and AOM microbial gene flow and its community structure reveals the biological influence mechanism of human activities on the process of AOM microbial gene flow migration in coastal wetland.This is of great significance for the protection of microbial genetic diversity and biodiversity in the lower reaches of the Yellow River, and provides an important theoretical and scientific basis for the regulating of the biogeochemical cycling process of carbon and nitrogen and the reduction of CH4 emissions in wetlands.
针对全球气候变暖日益加剧的实际需求,湿地AOM微生物成为减少CH4排放的关键。人类活动显著影响着湿地AOM微生物的群落结构和温室气体排放。本项目以黄河三角洲滨海湿地为研究对象,采用高通量测序和宏基因组学方法,选取五种典型人类活动重点开展了滨海湿地中AOM微生物群落结构的时空分布特征、基因流的迁移转化规律、微生物特征功能基因以及人类活动与AOM微生物基因流及其群落结构的关联性等研究。研究表明人类活动类型,土壤深度,EC、NO3-、NO2-、NH4+、SWC是影响AOM的关键环境因子;不同人类活动影响的土壤中微生物丰度表现出明显差异性,主要的细菌门有Proteobacteria、Acidobacteriota、Desulfobacterota、Chloroflexi、Gemmatimonadota五种,主要古菌门是Crenarchaeota,Nanoarchaeota以及Thermoplasmatota;人类活动主要影响了表层土壤的古菌多样性和丰富度。相对于古菌而言,人类活动会显著降低细菌群落的多样性和丰富度,细菌群落对于人类活动输入的响应相较于古菌群落更为敏感;不同人类活动样地AOM速率表现出了明显的空间变化。在RL深层土中AOM速率最高,而RL浅层土的AOM最低。AOM速率随着土壤深度的增加而不断降低,并在不同人类活动类型下表现出了不同的速率差异;古菌中的Thermoplasmatota和具有硫酸盐和硝酸盐还原潜力的Hydrothermarchaeota在AOM反应(N-DAMO和SAMO)中具有重要驱动作用;Geobacter,ANME和ANME-2d是影响黄河三角洲人类活动样地中AOM过程的重要功能微生物,在AOM过程中起着关键作用;土壤中细菌的α多样性指数和AOM速率呈现正相关,古菌的α多样性指数和AOM速率呈现负相关。本项目揭示了人类活动对滨海湿地AOM速率的生物影响机制,这对于保护黄河下游微生物遗传多样性和生物多样性具有重要意义。
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