垂直分層尾礦底泥微生物群落組成與功能變化研究

《垂直分層尾礦底泥微生物群落組成與功能變化研究》是依託中山大學，由黃立南擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：垂直分層尾礦底泥微生物群落組成與功能變化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃立南
• 依託單位：中山大學

中文摘要

重金屬尾礦是礦山酸性廢水（acid mine drainage, AMD）的重要來源。過去多年的研究顯著拓展了對微生物介導硫化物礦物氧化和產酸機制的了解；然而，厭氧尾礦環境中的微生物還原過程及其生態至今未有報導。本項目以廣東省凡口鉛鋅礦大型尾礦庫高度分層的尾礦底泥為研究對象，通過16S rRNA和dsrB基因擴增子深度測序，分析不同氧化還原分區總微生物群落和硫酸鹽還原細菌的種類組成、結構、活性類群及其分布，同時利用宏基因組和宏轉錄組技術，研究底泥主要層次微生物群落的代謝潛能和原位功能活性，定量探求微生物群落結構、功能與底泥地球化學多變數之間的關係；結合室內模擬實驗，構建厭氧尾礦底泥鐵、硫還原過程的生物地球化學模型。本項目將填補尾礦微生物研究的一項重要空白，同時可為AMD污染環境的生物修復提供重要依據。

結題摘要

重金屬尾礦是礦山酸性廢水(acid mine drainage, AMD)的重要來源。過去多年的研究顯著拓展了對微生物介導硫化物礦物氧化和產酸機制的了解；然而，厭氧尾礦環境中的微生物還原過程及其生態至今未有報導。 本項目主要研究內容及結果如下：（1）礦山酸性廢水和尾礦底泥環境中Micrarchaeota和Parvarchaeota門微型古菌的代謝多樣性。主要研究包括廣東凡口鉛鋅礦尾礦底泥芯在內的礦山酸性廢水和熱泉環境中Micrarchaeota和Parvarchaeota門微型古菌的代謝多樣性，顯著拓展了我們對這些未知古菌的認識，揭示它們依賴於宿主參與C，N和Fe循環的潛力。（2）礦山酸性廢水中微生物群落組成的微尺度空間格局。展示了連續水生環境中微生物群落組成的精細空間模式，這可能對未來的研究中在水生系統的充分取樣有實際參考意義。（3）宏基因組和宏轉錄組揭示delta-變形細菌新目Candidatus Acidulodesulfobacterales的生態角色。從酸性礦山廢水模擬系統中拼接到4個基因組（MAGs），並認為它們屬於Deltaproteobacteria的一個新目，命名為Candidatus Acidulodesulfobacterales，揭示了其在自然界中的生物地理分布、分類多樣性和生態功能。（4）高度分層的含硫尾礦底泥中隨深度變化的病毒群落。揭示了極端和異質性較強的尾礦系統中隨深度變化的病毒群落，這些病毒可以與不同的宿主和環境相互作用，並且對於尾礦中微生物群落的功能以及硫循環起著重要的作用。這些結果填補了尾礦微生物研究的重要空白，同時可為AMD污染環境的生物修復提供重要依據。