辽河口湿地反硝化功能基因的空间分布特征及其环境驱动因素

[目的]基因nirS、nirK和nosZ是与温室气体N2O排放相关的反硝化过程特异性基因。这三个基因的丰度和多样性通常被用作反映反硝化过程的常见指标。天然湿地中反硝化的定量分析非常复杂,直接识别影响该过程的空间分布和驱动因素仍在发展中。[方法]为了进一步研究辽河口湿地中微生物反硝化过程,本研究利用Illumina MiSeq测序分析了这三个基因的相对丰度、多样性和群落,并利用随机森林算法检测了它们的潜在环境因素。[结果]具有nirS、nirK和nosZ基因的细菌群落组成存在显著差异。nirS和nirK群落中丰富的分类单元均属于变形菌门。与nirS和nirK的群落组成相比,nosZ基因的群落更加多样化,变形菌门的细分分类单元在nosZ 的群落组成中也很丰富。在温暖和寒冷的气候条件下,nirS 和nirK的丰度表现出相反的分布特征。氧化还原电位、亚硝酸氮、盐度和电导率被检测为可能解释nirS多样性的潜在变量。总氮和亚硝酸氮是预测温暖气候条件下nirS相对丰度的重要变量,而氧化还原电位和pH则对寒冷条件下 nirS 的多样性起到贡献。土壤孔隙度和堆积密度被检测为影响温暖和寒冷条件下nirK 相对丰度的潜在变量,以及温暖条件下nirK多样性的变量,而亚硝酸氮被检测为预测寒冷条件下nirK多样性的重要环境因素。[结论]综上,我们的结果显示影响功能性反硝化基因相对丰度、多样性和群落的关键环境因素并不完全相同,而nirS、nirK和nosZ的多样性对环境的敏感性高于相对丰度。