土壤中温泉古菌研究进展.pdf

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1、第29卷第9期生态学报V01．29．No．92009年9月ACTAEC0L0GICASINICASep．，2009土壤中温泉古菌研究进展贺纪正，沈菊培，张丽梅(城市与区域生态国家重点实验室，中国科学院生态环境研究中心，北京100085)摘要：古菌一直被冠以嗜极端环境的特征，直到最近十几年，由于分子生物学技术的发展，越来越多的证据表明，在许多非极端环境，包括海洋、湖泊和土壤中，分布着一类特殊的古菌一非嗜热泉古菌(130／I—thermophilicCrenarchaeota)。该类古菌不仅分布广泛，而且数量巨大。通过

2、16SrRNA基因序列分析发现，中温泉古菌可能参与到全球碳、氮等生物地球化学循环，预示着其在整个生态系统中起着重要的作用。从古菌分类着手，阐述了中温泉古菌在土壤中的分布和数量特征、影响因素，进而对其在氮和碳循环过程中的潜在作用进行了简要介绍，并提出了今后的研究重点。关键词：古菌；中温泉古菌；多样性；丰度；土壤环境文章编号：1000—0933(2009)09—5047．09中图分类号：Q142，Q938文献标识码：AAdvanceintheresearchofsoilnon．thermophilicCrenarcha

3、eotaHEJi—Zheng，SHENJu—Pei，ZHANGLi—MeiStateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology，ResearchCenterforEco—environmentalSciences，ChineseAcademyofSciences，Beijing100085，ChinaActaEcologicaSinica，2009，29(9)：5047—5055．Abstract：Archaeahavelongbeenrecognizedasthemicroorg

4、anismsofextremeenvironments．Withtherapiddevelopmentofmolecularbiologicaltechniquesandtheirapplicationstothearchaealcommunitystudies，non—thermophilicCrenarchaeotaarefoundwidelydistributinginmoderateenvironments，suchasmarine，lakesandsoils．Basedontheanalysisofarc

5、haeal16SrRNAgenes，thebroaddistributionandrichabundanceofthenon—thermophilicCrenarchaeotamaycontributetothecarbonandnitrogencycles，indicatingtheirpotentialrolesintheglobalenergycycles．Thispaperreviewedthedistributionandabundanceofthenon—thermophilicCrenarchaeot

6、ainsoilecosystems，introducedtheirecologicalfunctionsinsoilcarbonandnitrogencycles，andforesawtheperspectivesintheresearchfield．KeyWords：Archaea；non—thermophilieCrenarchaeota；diversity；abundance；soilhabitat1977年，Woese和Fox提出将在极端高温、高盐、酸性和厌氧等环境下发现的古菌(Archaea)作为有别于真

7、核生物(Eukarya)和细菌(Bacteria)的另一种生命形式，构成生物的三域系统¨(图1)。古菌和细菌具有类似的细胞结构，如细胞核没有核膜包裹，曾一度被认为是原核生物中更原始的一个分支。而对16SrRNA基因的比较分析发现，古菌与真核生物在进化树上具有更近的亲缘关系(图1)。在基因转录过程上，古菌也显示出与真核生物更多的相似特征，例如，古菌的转录系统使用真核生物的启动和延伸因子，且其RNA聚合酶的结构与真核生物更相似J。由于古菌的特殊生理特征，有关其在极端环境下的生存机制一直受到人们的广泛关注。2O世纪9O年

8、代，Fuhrman和DeLong-5]通过对16SrRNA基因序列分析，发现之前在极端环境如海底深处、火山口、热泉等才能找到的古菌在不同的海洋环境中均有分布，并将其称为非嗜热泉古菌(non—thermophilicCrenarchaeota)，或称中温泉古菌。此后在很多不同的生境，包括森林土壤’、草地J、浅水、沉积物¨以及陆水生动物的组织中¨，都发现了中温泉