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文献解读 | Nature子刊发布基于微生物丰度检测可预测孔隙水甲烷浓度高分文章!

 

简介:

 

北部冰川后湖泊是重要的,通过沉积物中微生物产生的甲烷(CH4)增加了大气碳的来源,CH4的冒出通量与温度密切相关。

 

本研究表明,温度-CH4通量关系的斜率在瑞典的两个冰川后湖中存在空间差异。将CH4排放模式与沉积物微生物(宏基因组和扩增子)、同位素和地球化学数据进行分析表明,较深区域排放的CH4比较浅区域少,在温暖地区可能会大大增加CH4排放量,并且通过考虑沉积物微生物群的空间变化可以改善CH4排放量的预测。

 

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英文标题:Diverse sediment microbiota shape methane emission temperature sensitivity in Arctic lakes

中文标题:北极湖泊中不同的沉积物微生物群造成甲烷排放温度敏感性

发表期刊:Nature Communications

影响因子:14.919

发表时间:2021年10月05日

 

技术路线:

 

 

研究结果:

 

1. CH4排放温度敏感性的空间差异

 

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两个湖区CH4排放的温度敏感性存在显着差异,湖中部比边缘的温度敏感性高约3-5倍。在较深的沉积物中,温度敏感性明显更高,随着较深的地区变暖,未来的湖泊排放量将大于目前的预测。准确的CH4排放预测依赖于了解这种温度响应性的空间异质性和根本原因。

 

 

2. 沉积物微生物群落的空间差异

 

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用16S rRNA扩增子测序来表征来自每个湖的边缘和中间核心的微生物群落组成发现,尽管微生物组成在沉积物中的深度差异最显着,但湖泊边缘和中部之间的显着差异,产甲烷菌在湖中部比边缘明显更丰富。

 

3. 生产CH4的沉积物孵化和形成

 

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在5°C和22°C下的孵化结果表明,在两种温度下湖中沉积物的CH4生产潜力都显着高于湖边沉积物,与它们较高的产甲烷菌和同源生物相对丰度一致,表明湖中沉积物产甲烷菌可以在更高的温度下保持代谢活跃。

 

4. 微生物代谢预测及与生物地球化学的联系

 

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PLSR分析测试了不同解释变量套件预测的沉积物CH4排放浓度能力,共考虑了153个潜在解释变量,结果表明微生物丰度的直接测量有助于更准确地预测CH4的排放。其中26个变量,如产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度,被确定为孔隙水CH4浓度的重要预测因子。

 

小结:

 

与温度相关的CH4排放量在湖中部(产甲烷菌更丰富)的增加要大于边缘,并且沉积物群落在边缘和中部的差异是明显的,通过微生物丰度检测可预测孔隙水CH4浓度。

 

参考文献:

[1] Joanne B. Emerson, et al., Diverse sediment microbiota shape methane emission temperature sensitivity in Arctic lakes. Nature Communications. 2021.

 

 

 


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