《深海沉积物中活性重氮菌的系统发育和分解代谢多样性研究》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2020-02-09
  • 重氮营养微生物通过减少氮限制来调节海洋生产力。然而,我们对覆盖了地球近三分之二面积的深海沉积物中重氮营养体的特征和活动知之甚少。2010年10月,科学家利用遥控无人潜水器(ROV)收集了来自美国加利福尼亚州蒙特利峡谷的沉积物,该区域没有明显的物理或地球化学异常迹象,然后使用15N-DNA稳定同位素探测和一种用于nifH序列分析的新方法,从2893米水深的太平洋沉积物中识别候选的重氮营养体,利用这些方法检测到的活跃的重氮营养体组合多样化惊人,这些营养体包括酸性细菌、厚壁菌门、硝化螺旋菌、变形细菌和三角洲变形细菌。

    一种名为Deltaproteobacteria的细菌是所有样品中检测到的最丰富的重氮营养体,并显示最多的相关nifH序列多样性。重氮营养体呈现分解代谢的多样性,很有可能利用氧、氮、铁、硫和碳作为最终的电子受体。因此,底栖生物重氮化可能在一系列地球化学条件下持续存在,并在地质时间尺度上提供稳定的固定氮源。这些发现在探索现代和古代环境方面具有广泛的生物地球化学意义,我们目前能做的是开展更多的研究分析,以探索广泛具有代表性的海洋沉积物中重氮营养体的多样性和活性。

    (刘思青 编译)

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41396-019-0584-8?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg
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  • 《研究人员首次绘制了海洋沉积物的生物多样性图》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-11-03
    • 研究人员首次绘制了海洋沉积物的生物多样性图,这是地球上最大的全球生物群落之一。尽管海洋沉积物覆盖了地球表面的70%,但人们对其全球微生物多样性格局知之甚少。 来自日本海洋地球科学技术局(JAMSTEC)、兵库大学、高知大学、不来梅大学和罗德岛大学的研究人员团队描绘了全球海洋沉积物中微生物的多样性。在这项发表在《美国国家科学院院刊》(the Proceedings of the National Academy of Sciences)的研究中,JAMSTEC的高级研究员Tatsuhiko Hoshino和他的同事,包括URI海洋研究所的教授Steven D 'Hondt,分析了从全球40个地点采集的299个海洋沉积物样本作为核心样本。他们的采样深度范围从海底到海底以下678米。为了准确地确定微生物群落的多样性,作者在相同的清洁实验室条件下从每个冷冻样品中提取了DNA并进行了测序。 通过对全面的下一代测序获得的16S rRNA基因序列(约5000万个序列)进行分析,以确定每个样本中的微生物群落组成。从这5000万个序列中,研究小组在海洋沉积物中发现了近40000种不同类型的微生物,其多样性通常随着深度的增加而减少。研究小组发现,大陆边缘富含有机物的沉积物与开阔海洋缺乏营养物质的沉积物之间的微生物群落组成存在显着差异,并且氧气的存在与否以及有机物的浓度是决定群落组成的主要因素。 通过将其研究结果与之前对表层土壤和海水的研究进行比较,研究人员发现,这三个全球生物——海洋沉积物、表土和海水都具有不同的微生物群落,但总体多样性相似。Hoshino指出,这是一个出乎意料的发现,在黑暗的、能源有限的海底世界,微生物的多样性与地球表面生物群落的多样性一样。 此外,通过结合对这三种生物群落的细菌和古细菌多样性的估计,研究人员发现,细菌比地球上的古细菌(与细菌不同的微生物,因生活在极端环境中而闻名)要多样化得多。D'Hondt表示,在这方面,海洋沉积物黑暗领域中的微生物多样性与表面世界中的微生物多样性相似。 这项研究得到了日本科学促进会(JSPS)的下一代研究与开发资助计划(GR102)和科研补助金(26251041、17H03956、19H05503、20K20429)以及阿尔弗雷德·史隆基金会的深碳观测站(DCO)、美国国家科学基金会和德国研究促进协会的支持。 (刁何煜 编译)
  • 《中国科学院海洋研究所研究发现近海沉积物中ARGs与氮、硫循环相关基因存在关联》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:熊萍
    • 发布时间:2025-03-14
    • 近日,中国科学院海洋研究所宋金明、袁华茂研究团队发现近海沉积物抗性基因(ARGs)与氮、硫等物质循环基因存在密切关联,这为探明ARGs对环境物质循环过程的生态影响提供了新的科学依据,相关成果以“Antibiotic resistance genes (ARGs) in microorganisms and their indications for the nitrogen/sulfur cycle in the East China Sea sediments”为题在环境与生态期刊Journal of Hazardous Materials(中国科学院1区,IF=12.2)发表。 抗生素抗性基因(ARGs)作为全球公共卫生焦点之一的一种新污染物而备受关注,其在沉积物-水界面的迁移扩散及其生态环境影响已成为全球环境领域的研究热点。我国近海环境因高强度人类活动与陆源污染物输入,正面临日益严峻的ARGs污染压力。然而,现有研究多聚焦于区域性ARGs分布调查,对其在复杂近海系统中的传播机制、驱动因素及生态效应仍缺乏系统性认知。 该研究基于高通量测序和PICRUSt2分析结果,阐明了东海沉积物中ARGs的分布模式和微生物的群落特征及其相互关系,明确了ARGs的关键驱动因素,在此基础上,探析了ARGs对潜在的微生物代谢途径、物质循环过程及相关功能基因的生态影响。结果表明,ARGs存在纬度分异特征,温度、intI1、微生物群落构成和丰度是磺胺类和喹诺酮类ARGs的主要驱动因子,而四环素类和大环内酯类ARGs则更多受微生物α多样性指数和亚硝酸盐浓度调控。东海沉积物中ARGs的宿主细菌群体具有多样性和复杂性的显著特征,ARGs在不同宿主细菌中的流动性及其生态效应存在差异。研究揭示了ARGs和intI1与氮硫循环功能基因的协同变化特征,表明耐药菌可能通过intI1介导基因转移影响物质循环,推测耐药菌通过调控氮硫循环基因可能加剧近海生态失衡。该研究首次揭示了ARGs对东海沉积物中微生物代谢通路的影响,特别是ARGs与氮、硫等物质循环基因存在密切关联。这为ARGs对环境物质循环过程的生态影响提供了新的科学依据。 中国科学院海洋研究所博士生温丽联为论文第一作者,戴佳佳副研究员和宋金明研究员为论文通讯作者。研究得到了中国科学院特别研究助理资助项目和山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室基金等项目的支持。 论文信息: Wen L.L.,Dai J.J*.,Song J.M*.,Ma J.,Li X.G.,Yuan H.M.,Duan L.Q.,Wang Q.D. 2025. Antibiotic resistance genes (ARGs) in microorganisms and their indications for the nitrogen/sulfur cycle in the East China Sea sediments. Journal of Hazardous Materials,488: 137280. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137280