自然资源部第一海洋研究所在滨海湿地修复研究领域取得新进展

中国海洋湖沼学会  |   2022-05-26 09:48
近日，自然资源部第一海洋研究所科研人员研究揭示了滨海湿地修复过程中的关键功能微生物类群及其对湿地恢复的贡献。 渤海湾部分滨海湿地曾受到溢油污染，生态环境受损，以芦苇碱蓬为主要植物类群的湿地环境退化。针对这一问题，自然资源部第一海洋研究所郑立课题组对该湿地油污损害风险进行了评估，并采用碱蓬种植耦合微生物降解石油污染物的生态修复技术对总面积约7.3公顷的湿地进行了修复。整个湿地调查、修复、评价工作历时两年，退化湿地的80%得以恢复，湿地内石油烃和PAHs消减了90%以上，初步形成以碱蓬红毯、碧草连天、花香鸟语为特色的滨海湿地生态景观。修复过程中研究了滨海湿地在修复前后细菌的多样性和功能变化，发现细菌群落结构主要受到土壤多环芳烃PAHs和盐度的影响，且植被覆盖区域微生物多样性高于植被退化区。通过人工种植碱蓬，植被退化区土壤的TOC浓度和细菌多样性增加，细菌群落结构逐步向植被覆盖区转变，主要表现在变形菌门、浮霉菌门、放线菌门的增加，同时硫呼吸功能相关的菌群显著减少，这也表明人工修复湿地后土壤的碳储存能力增强；通过随机森林模型，首次鉴定出指示湿地健康的关键细菌OTUs（图1），这也为利用微生物群落评估湿地健康提供了新思路。 在植物-微生物联合修复过程中，课题组还发现具有群体感应（quorum sensing，QS）功能的细菌在和植物（碱蓬、芦苇）的互作过程中对湿地恢复具有重要的生态学意义。在1000余株可培养根际细菌中有8%是AI-1类型的QS菌株，且大部分为玫瑰杆菌类群，其多样性远高于土壤。功能分析显示根际QS细菌超过90%都具有成膜能力，部分产生抗生素类物质，可以分泌利于跨界传递的短链AHLs信号分子（图2），对植物激素分泌、营养盐的吸收产生影响，进而提高植物的抗逆性，促进湿地植物的生长。 图1 A 不同修复时期的关键OTUs丰度；B 关键OTUs进化关系；C 不同修复时期关键OTUs和的变化 图2 不同群体感应细菌系统进化分析及AHLs信号分子 以上系列研究成果由自然资源部第一海洋研究所科研人员何昌飞、韩彬、郑立等发表在Frontiers in Microbiology、Marine Pollution Bulletin和Environmental Science and Pollution Research 上，该成果为深入认识微生物在滨海湿地的保护与修复中的功能与生态响应提供了新的视角。 本文来源：自然资源部第一海洋研究所 近日，自然资源部第一海洋研究所科研人员研究揭示了滨海湿地修复过程中的关键功能微生物类群及其对湿地恢复的贡献。 渤海湾部分滨海湿地曾受到溢油污染，生态环境受损，以芦苇碱蓬为主要植物类群的湿地环境退化。针对这一问题，自然资源部第一海洋研究所郑立课题组对该湿地油污损害风险进行了评估，并采用碱蓬种植耦合微生物降解石油污染物的生态修复技术对总面积约7.3公顷的湿地进行了修复。整个湿地调查、修复、评价工作历时两年，退化湿地的80%得以恢复，湿地内石油烃和PAHs消减了90%以上，初步形成以碱蓬红毯、碧草连天、花香鸟语为特色的滨海湿地生态景观。修复过程中研究了滨海湿地在修复前后细菌的多样性和功能变化，发现细菌群落结构主要受到土壤多环芳烃PAHs和盐度的影响，且植被覆盖区域微生物多样性高于植被退化区。通过人工种植碱蓬，植被退化区土壤的TOC浓度和细菌多样性增加，细菌群落结构逐步向植被覆盖区转变，主要表现在变形菌门、浮霉菌门、放线菌门的增加，同时硫呼吸功能相关的菌群显著减少，这也表明人工修复湿地后土壤的碳储存能力增强；通过随机森林模型，首次鉴定出指示湿地健康的关键细菌OTUs（图1），这也为利用微生物群落评估湿地健康提供了新思路。 在植物-微生物联合修复过程中，课题组还发现具有群体感应（quorum sensing，QS）功能的细菌在和植物（碱蓬、芦苇）的互作过程中对湿地恢复具有重要的生态学意义。在1000余株可培养根际细菌中有8%是AI-1类型的QS菌株，且大部分为玫瑰杆菌类群，其多样性远高于土壤。功能分析显示根际QS细菌超过90%都具有成膜能力，部分产生抗生素类物质，可以分泌利于跨界传递的短链AHLs信号分子（图2），对植物激素分泌、营养盐的吸收产生影响，进而提高植物的抗逆性，促进湿地植物的生长。图1 A 不同修复时期的关键OTUs丰度；B 关键OTUs进化关系；C 不同修复时期关键OTUs和的变化图2 不同群体感应细菌系统进化分析及AHLs信号分子 以上系列研究成果由自然资源部第一海洋研究所科研人员何昌飞、韩彬、郑立等发表在Frontiers in Microbiology、Marine Pollution Bulletin和Environmental Science and Pollution Research 上，该成果为深入认识微生物在滨海湿地的保护与修复中的功能与生态响应提供了新的视角。本文来源：自然资源部第一海洋研究所