FISH-NanoSIMS技术在环境微生物生态学上的应用研究-陈晨

第36卷第1期2015年1月环境科学ENVIＲONMENTALSCIENCEVol．36，No．1Jan．，2015FISH-NanoSIMS技术在环境微生物生态学上的应用研究陈晨1，2，柏耀辉2*，梁金松2，袁林江1(1．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安710055;2．中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京100085)摘要:微生物分子生态学技术的不断发展，使得同时分析复杂生态系统中微生物的分布和功能特征成为可能．为了研究荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术(fluorescenceinsituhybridization-Nanosecondaryionmassspectroscopy，FISH-NanoSIMS)在环境微生物生态学上的应用，本研究采用稳定同位素标记的化合物13C-C6H12O6、15N-NH4Cl作为C源和N源，分别对纯培养锰氧化细菌假单胞菌Pseudomonassp．QJX-1(培养基加锰及不加锰两种条件下)，以及浅层土壤及厌氧污泥两种环境样品进行培养．利用FISH-NanoSIMS技术检测培养后样品中微生物体内12C－、13C－、12C14N－、12C15N－的分布特征及其丰度值，进而探讨纯菌及环境样品中微生物利用同位素碳氮源的情况．结果显示所有样品细菌分布区域对应的同位素碳氮(13C、15N)的含量均显著大于其自然丰度值，这表明Pseudomonassp．QJX-1及环境样品中的微生物均能代谢13C-C6H12O6和15N-NH4Cl．研究进一步发现，Pseudomonassp．QJX-1在碳氮源消耗至较低浓度时才进行锰氧化;浅层土壤和厌氧污泥中可能都存在同步硝化反硝化细菌群落．FISH和NanoSIMS技术联用能同时分析环境样品中特定微生物的分布特征及代谢功能，进而能更好地掌握环境样品中微生物群落的生理生态学特征．关键词:FISH-NanoSIMS;微生物生态学;同位素标记;碳氮源;锰氧化中图分类号:X172文献标识码:A文章编号:0250-3301(2015)01-0244-08DOI:10．13227/j．hjkx．2015．01．032收稿日期:2014-06-10;修订日期:2014-07-10基金项目:环境保护公益性行业科研专项(201409029);环境水质学国家重点实验室基金项目(13Z03ESPCＲ)作者简介:陈晨(1991～)，女，硕士研究生，主要研究方向为生物滤池中生物锰氧化物的生成及应用，E-mail:stzxchen@126.com*通讯联系人，E-mail:yhbai@rcees．ac．cnApplicationofFISH-NanoSIMSTechniqueinEnvironmentalMicrobialEcologyStudyCHENChen1，2，BAIYao-hui2*，LIANGJin-song2，YUANLin-jiang1(1．SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering，Xi'anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi'an710055，China;2．StateKeyLaboratoryofEnvironmentalAquaticScience，ＲesearchCenterforEco-EnvironmentalSciences，ChineseAcademyofSciences，Beijing100085，China)Abstract:Withthedevelopmentofmicrobialecologytechniques，itispossibletoanalyzethedistributionandfunctionofmicroorganismssimultaneouslyincomplexecosystems．ToexploretheapplicationofFISH-NanoSIMSinenvironmentalmicrobialecologystudy，ourstudyusedthestableisotopelabeledcompounds13C-C6H12O6and15N-NH4ClasCandNsourcesforcultivatingthepureculture(manganeseoxidizingbacteria，Pseudomonassp．QJX-1)andenvironmentalsamples(theshallowsoilandanaerobicsludge)．FISH-NanoSIMSwasusedtodetectthedistributionofmicroorganismsandrelativelyquantifys