基于核酸DNA/RNA同位素示踪技术的水稻土甲烷氧化微生物研究

来源：土壤学报杂志2016年第2期北京时间：

作者：郑 燕,贾仲君

单位：郑 燕，郑州轻工业学院食品与生物工程学院；2014082@zzuli.edu.cn,贾仲君，土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；jia@issas.ac.cn,

摘要：稳定性同位素示踪复杂土壤中微生物DNA/RNA的技术难点是13C-DNA/RNA的鉴定。本研究针对我国六种典型水稻土，利用稳定性同位素13CH4示踪活性的甲烷氧化菌，超高速密度梯度离心获得不同浮力密度DNA/RNA后，以甲烷氧化菌独有的pmoA功能基因和16S rRNA特异基因作为分子标靶，通过半定量凝胶电泳技术评价了特异基因作为分子标靶判定13C- DNA/RNA的可行性，进一步利用克隆文库技术研究水稻土中的活性甲烷氧化菌群落结构。结果表明：甲烷氧化菌功能基因pmoA作为分子标靶，能够准确鉴别13C-DNA，而甲烷氧化菌特异的16S rRNA基因则能较好地区分12C和13C标记的RNA，但13C-RNA中的非目标微生物污染高于13C-DNA示踪技术。进一步以13C-DNA和13C-RNA为模板，分别构建了pmoA和16S rRNA基因的克隆文库，系统发育分析表明I型菌主导了土壤甲烷氧化过程，其中江西鹰潭和黑龙江五常土壤中活性甲烷氧化菌全部属于Ia型，而四川资阳、浙江嘉兴、江苏常熟和江都土壤中Ia型和Ib型甲烷氧化菌均有发现，并且后者比例较低。这些结果表明分子标靶基因能够有效判定复杂土壤中的甲烷氧化菌13C-DNA/RNA，在DNA和RNA水平的结果基本一致，我国典型水稻土中活性甲烷氧化菌可能存在一定的地理分异规律。

关键词：水稻土;好氧甲烷氧化;稳定性同位素示踪DNA/RNA

基金资助：国家自然科学基金项目（41501276，31270147）和中国科学院战略性先导科技专项（B类）(XDB15040000)资助