稻田是大氣中CH4和N2O的重要排放源之一。已有研究表明管理措施顯著影響稻田土壤的甲烷和氧化亞氮排放，然而其中的微生物機制尚不清楚。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所桃源農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站科研人員通過長期定位試驗研究，揭示了稻田土壤氧化亞氮和甲烷的排放規(guī)律與土壤特征及功能微生物之間的耦合關(guān)系。利用定量PCR技術(shù)，科研人員從DNA和mRNA水平獲得了不同處理下產(chǎn)甲烷菌（mcrA）、甲烷氧化菌（pmoA）、硝化菌（amoA）和反硝化菌（nirK/nirS/nosZ）數(shù)量。同時，測定了田間條件下甲烷和氧化亞氮的排放量以及相關(guān)的土壤理化性質(zhì)。研究結(jié)果表明：甲烷和氧化亞氮排放呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，氧化亞氮的排放量遠低于甲烷的排放量。曬田和施用稻草通過改變土壤氧化還原電位、土壤銨態(tài)氮濃度和可溶性有機碳而影響相關(guān)功能基因的豐度。在DNA水平上，受土壤銨態(tài)氮和可溶性有機碳含量的影響，施用稻草顯著提高amoA、nosZ和mcrA的豐度；在mRNA水平上，受土壤氧化還原電位的影響，持續(xù)淹水稻田mcrA基因豐度顯著高于間歇灌溉稻田。甲烷的排放速率與mRNA水平上的mcrA基因豐度成正相關(guān)，與土壤氧化還原電位呈負(fù)相關(guān)；而氧化亞氮的排放速率與mRNA水平上的nirS基因豐度呈顯著正相關(guān)，與土壤氧化還原電位正相關(guān)。本研究揭示了在mRNA水平上有活性的功能基因豐度，如mcrA基因與甲烷排放和nirS基因與氧化亞氮排放，可以反映酸性稻田受土壤氧化還原電位調(diào)控的甲烷和氧化亞氮此消彼長的關(guān)系。
上述研究成果發(fā)表在上Biology and Fertility of Soils上。該研究得到國家科技支撐計劃課題(2016YFD0200307)、國家自然科學(xué)基金(41771335, 41271280)湖南省自然科學(xué)基金 (2016JJ3133)等項目支持。
RDA分析環(huán)境因子與功能基因豐度之間的關(guān)系（A: DNA水平;B: mRNA水平）