氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和全程氨氧化细菌（Comammox）共同参与了土壤中的氨氧化过程，但三类氨氧化微生物在不同生态条件下群落结构组成变化及对土壤的硝化作用贡献程度存在生态位分异的现象。通常认为土壤pH和NH₃浓度是驱动三类氨氧化微生物生态位分异的主导因素，但它们对东北黑土农田氨氧化微生物分异的驱动机制尚不清楚。

为此，东北地理所农田分子生态学科组研究人员利用¹³CO₂-DNA稳定性同位素标记探针技术（¹³CO₂-DNA-SIP）结合高通量测序技术，揭示出不同pH和NH₃浓度处理下典型农田黑土中活性氨氧化微生物的种类和系统发育类群。研究发现，AOA主导酸性土壤的硝化过程， 而AOA、AOB和Comammox Clade A共同参与了中性土壤的硝化过程。此外，在中性土壤中，AOB的硝化贡献随着底物铵离子浓度的增加而升高。构建的系统发育树显示，在酸性低氮、酸性高氮和中性土壤中参与氨氧化的AOA分别隶属于Nitrososphaera subcluster 1.1、Nitrososphaera subcluster sister 2和Nitrososphaera subcluster sister 1.1。在中性土壤中，参与氨氧化的AOB和Comammox主要隶属于Nitrosospira cluster 9和Clade A.2。本研究结果为认知东北黑土中三类自养氨氧化微生物的生态位分异提供了科学依据，对黑土氮素生物地球化学循环的管理具有重要意义。

研究成果近期在线发表于农林科学国际期刊《Biology and Fertility of Soils》上。东北地理所农田分子生态学科组毕业博士白鑫和胡晓婧副研究员为论文共同第一作者，王光华研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金（41977202）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020201）和中国科学院国际合作项目（131323KYSB20210004）的资助。

图1 微宇宙培养后，AOA、AOB、comammox Clade A和comammox Clade B amoA基因拷贝数在浮力密度梯度上的定量分布

图2 基于amoA基因¹³C标记的重层DNA中AOA（a）、AOB（b）和comammox Clade A（c）的氨基酸序列构建的系统发育树

论文信息：

Bai Xin, Hu Xiaojing, Liu Junjie, Yu Zhenhua, Jin Jian, Liu Xiaobing, Wang Guanghua*. Canonical ammonia oxidizers and comammox Clade A play active roles in nitrification in a black soil at different pH and ammonium concentrations. Biology and Fertility of Soils, 2024, doi.org/10.1007/s00374-024-01812-1.

论文链接：https://doi.org/10.1007/s00374-024-01812-1