研究团队揭示滨海湿地土壤有可能成为潜在的甲烷汇

近日，广东省科学院生态环境与土壤研究所刘芳华研究员团队在滨海湿地土壤缺氧甲烷氧化研究方面取得新进展。相关研究成果发表在国际土壤生物化学经典期刊Soil Biology and Biochemistry（IF=8.546）。

甲烷和氧化亚氮（N₂O）是重要的温室气体，其大气浓度关系到全球气候变化。前期研究发现滨海湿地土壤在好氧条件下具有甲烷氧化能力，好氧甲烷氧化菌是主要贡献者。而在缺氧条件下，好氧甲烷氧化菌在滨海湿地土壤的代谢机制，特别是与N₂O产生相关的亚硝酸盐/硝酸盐还原过程仍需要全面系统探究。

针对以上问题，研究团队首先通过微宇宙培养实验证实，即使在缺氧条件下，甲烷氧化能力仍然存在。RNA水平的高通量测序结果表明，甲基杆菌（Methylobacter）是缺氧甲烷氧化的潜在参与者。随后，研究团队分离培养具有高氧亲和力的甲基杆菌Methylobacter sp.YRD-M1菌株。基因组测序和纯培养的实验结果显示其在缺氧条件下氧化甲烷的电子受体很可能是亚硝酸盐。值得注意的是，该过程伴随有少量N₂O的产生，同样的可能性也存在于该菌株的硝酸盐代谢过程中。最后，通过比对分析公共数据库信息结果显示，类似Methylobacter sp. YRD-M1的微生物在陆地和滨海环境中分布广泛。

以上研究结果显示，滨海湿地土壤因为广泛存在以甲基杆菌为代表的甲烷氧化菌，从而很有可能成为潜在的甲烷汇。但值得注意的是，需要同时监测氧化亚氮的排放，否则有可能顾此失彼，鱼与熊掌难以兼得。

图1 滨海湿地土壤缺氧甲烷氧化示意图

广东省科学院生态环境与土壤研究所博士后郝钦钦为论文第一作者。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、广东省基础与应用基础研究基金联合基金、广东省科学院发展专项资金等项目的支持。

论文信息

Qinqin Hao, Oumei Wang, Jian-Yu Jiao, Leilei Xiao, Yuezhi Zhang, Wen-Jun Li, Fanghua Liu. Methylobacter couples methane oxidation and N2O production in hypoxic wetland soil. Soil Biology and Biochemistry. 2022, 175, 108863.

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108863

（土壤环境所电能微生物团队 郝钦钦/供稿）