近日，自然资源部第三海洋研究所海洋生物遗传资源重点实验室骆祝华研究员课题组在《Cell》子刊《iScience》（Cell旗下综合性期刊，中科院综合性期刊二区）上发表近岸海水养殖环境微生物脱氮的重要成果“Aerobic denitrifying bacterial-fungal consortium mediating nitrate removal: Dynamics, network patterns and interactions”。该研究对一组从近岸养殖环境中获得的天然微生物复合菌系在硝酸盐去除过程中的脱氮特性、群落组成、动态变化和网络模式进行分析，阐明了硝酸盐的高效去除是由微生物群落的相互作用与共现模式驱动，通过好氧反硝化与同化作用协同工作的结果。此外，研究识别了潜在的好氧反硝化类群，提出利用具有共现关系的菌属进行进一步人工复合菌系优化设计的可能性。% k8 {! B& O4 u. g3 u
海水养殖是近岸海域重要的海洋经济活动，养殖过程中的饲料投放和养殖动物的排泄会产生明显的氮排放，造成周边水体的有机污染和富营养化。因此，发展养殖尾水脱氮技术，是目前海水养殖业的迫切需求。微生物的好氧反硝化作用能够在有氧条件下以硝酸盐为底物，将其还原为氧化亚氮或氮气，是构成氮元素生物地球化学循环的重要生化过程，被日趋应用于生物脱氮领域。迄今为止，好氧反硝化作用的报道多集中于单菌株资源发掘、代谢途径和机制研究，而对于实际养殖环境中微生物菌群协同作用的认识还缺乏了解。& R! K# [6 h Q3 r" g; y! ]
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+ _- X' m' s/ T- Q, w2 N本研究从近岸养殖环境中筛选到一组天然的好氧反硝化复合菌系，能够快速有效去除水体中的硝酸盐和总氮。经过连续监测无机氮与总氮含量变化以及氮平衡分析，我们确认该复合菌系利用硝酸盐时，主要通过好氧反硝化作用将硝酸盐还原为气态氮，其次通过同化作用转化为胞内氮，在脱氮结束后基本无亚硝酸盐积累。通过高通量测序结合基于Spearman秩相关性的网络分析，研究确定了复合菌系中的核心和基石菌种，鉴别和重构了复合菌系中潜在的好氧反硝化类群。研究结果为更好地理解微生物群落介导的硝酸盐去除过程和设计人工脱氮复合菌系提供了基础数据，对于养殖尾水的综合治理和资源化利用具有重要意义。 q4 R/ _4 }- d6 v3 d
骆祝华研究员课题组硕士研究生左啸天为论文的第一作者，骆祝华研究员为论文的通讯作者。我所生物重点实验室的徐炜副研究员、张恺助理研究员、罗雨、凌铭煌、高渊皓、王志超、胡杰鸽等同学，中国地质大学（北京）魏士平副教授，以及福建省水产研究所姜双城博士为论文的共同作者。该研究受到厦门市自然科学基金、福建省自然科学重点基金、厦门海洋研究院项目、国家自然科学基金等项目的支持。6 T; j5 {- O' F' w7 d, a" @
论文链接：% r' |! A0 g" G. F
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S258900422300901X' k$ r! C/ q" G A' |2 D0 Z( e
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信息来源：自然资源部海洋三所。
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