1990年之前积累的知识表明,只有细菌才能反硝化。在这样的知识背景下形成了相应的土壤反硝化微生物学概念,即土壤中只有细菌起反硝化作用。放线菌是否参与土壤反硝化过程从未有人研究过。1990年之后,人们相继发现许多放线菌在纯培养条件下具有反硝化能力,但是仍然不知道放线菌是否参与土壤反硝化过程、如果参与其贡献有多大。明确这一问题将使我们对土壤反硝化微生物学的认识更接近实际情况。我们的预研究从种群/数量、反硝化能力、电子供体、持续厌氧后菌株反硝化能力等方面论证了放线菌参与土壤反硝化过程的可能性,在此基础上,提出本申请。本项目的目的是明确放线菌对土壤反硝化的贡献。根据放线菌的脂肪酸指纹分子能选择性地指示放线菌生物量这一特点,参考"内标法"原理,专门设计了研究"原位"土壤条件下放线菌对土壤反硝化贡献的研究方法。
本项目首先分离土壤中的放线菌,然后逐一研究其反硝化特点/反硝化速率,确定其平均反硝化速率。同时使用nnrS-gfp克隆确定放线菌的反硝化能力。然后,根据放线菌的脂肪酸指纹分子能选择性地指示放线菌生物量这一特点,参考"内标法"原理,研究"原位"土壤条件下放线菌对土壤反硝化的贡献。 采用5种不同培养方案得到221株可培养放线菌,用nnrS-gfp克隆检测表明全部可以反硝化;用经典方法得到相同结论。对16S rRNA基因片段测序(650bp)并构建进化树,结果表明可培养放线菌可分为8个进化族(phylogenic clusters),全部属于Streptomyces sps。与克隆文库结果相比较,可培养放线菌大约仅占放线菌总克隆数的6.1%。根据单位放线菌生物量中指纹分子含量、土壤中脂肪酸指纹分子回收率、内添法测得的放线菌平均反硝化速率等参数,计算得到放线菌对土壤反硝化贡献率在1%左右。在适当的假设条件下,用克隆文库出现频率方法估算,放线菌对土壤反硝化的贡献率在6%左右。两种方法得到的结果没有实质性差别,说明虽然可培养放线菌几乎100%地能够反硝化,但是对土壤反硝化的贡献依然很小。