image: 水稻土微生物驱动的微氧亚铁氧化耦合碳同化过程示意图 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
微生物以铁为底物赖以生长繁殖被认为是一种古老的能量代谢过程，这个过程很可能发生在24亿年前的“大氧化事件”(Great Oxidation Event)前后，并导致条带状铁矿地层(Banded Iron Formation)的形成。随着地球大气中氧气浓度的逐渐增加，直到现代这类微生物的栖息地只限于一些富铁的有氧-无氧界面，如地下水、沼泽、湿地、海洋沉积物、深海热泉等。我国稻田主要分布在长江以南，其淹水期存在多个潜在微氧区域，如水土界面、水稻根际界面等。然而关于水稻土微氧亚铁氧化耦合碳同化过程的研究很少被关注。
该项研究以红壤发育的水稻土为对象，以FeS和FeCO3为亚铁底物，采用凝胶梯度管法富集培养微氧型亚铁氧化菌，利用13C-NaHCO3为无机碳源示踪碳同化量，测定了亚铁氧化动力学和铁氧化成矿情况，并分析了微生物群落组成的变化。发现在梯度管距培养基表面0.5~1.0cm处形成微生物生长环带；碳同化量FeCO3可达1.98%，功能微生物包括Clostridium、Pseudogulbenkiania、Vogesella、Magnetospirillum、Solitalea 和Oxalicibacterium 等。
研究结果证实，来自红壤区水稻土的微生物可驱动微氧亚铁氧化耦合碳同化过程。虽然此过程对水稻土中含铁矿物形成和碳同化的贡献量尚未明确，但鉴于水稻土存在多个有利于微氧型亚铁氧化菌生长的区域，此过程在红壤关键带微生物驱动铁碳循环中的生态功能不可忽视。在好氧-厌氧水土界面和水稻根际界面所发生的微氧亚铁氧化过程，不仅能驱动碳循环，还能产生比表面积大、反应活性高的含铁矿物，这些矿物能对重金属等有毒有害物质的环境行为产生重要的影响。
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原文信息：
英文版：LI Xiaomin, MOU Shan, CHEN Yating, LIU Tongxu, DONG Jun, LI Fangbai. 2019. Microaerobic Fe(II) oxidation coupled to carbon assimilation processes driven by microbes from paddy soil. Science China Earth Sciences, 62, https://doi.org/10.1007/s11430-018-9329-3
中文版：李晓敏, 牟山, 陈娅婷, 刘同旭, 董军, 李芳柏. 2019. 稻田土壤微生物驱动的微好氧亚铁氧化耦合碳同化过程. 中国科学: 地球科学, 49, doi:10.1360/N072018-00191
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSTe/doi/10.1360/N072018-00191?slug=fulltext