环境胁迫对氨氧化菌群的影响研究进展

摘要

土壤污染物具有隐蔽性、滞后性、难治理性等特点,长期影响着土壤生态环境的安全,如何全面、实时地监测土壤环境质量成为当今的研究热点.氮素转化过程是元素地球化学循环中对土壤污染和质量十分敏感的代谢过程.硝化作用是氮素转化的主要过程之一,从硝化作用的限速步骤——氨氧化过程为切入点,综述环境条件如pH、铵浓度、O2浓度、有机质含量、温度、季节等对氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的生理生化性质、转录水平和群落结构的影响,以及利用分子生物学方法测定氨氧化菌群结构及其功能基因表达量用于反映环境变化的应用前景.微生物在酶的协同作用下完成氨氧化作用;目前对氨氧化菌群群落结构的研究对象主要为16S rRNA基因和amoA功能基因;在不同的生态环境条件下,氨氧化古菌比氨氧化细菌的分布更广,且在同一环境因子胁迫下,AOB和AOA的响应有所不同,AOA在低温、低铵浓度、酸性等寡营养条件下更为活跃,AOB则在高铵浓度、碱性等条件下更为活跃,这表明二者在不同的环境条件下对硝化作用的贡献不同.最后对氨氧化菌群群落结构以及氨氧化相关基因表达水平在揭示环境变化方面进行了展望,认为未来对氨氧化微生物代谢关键酶的基因表达信息、AOA和AOB变化规律与环境因子之间的相关性进行深入研究是非常有必要的.