热点社会变化与种植油棕的亚马逊森林土

文摘

亚马逊森林的土壤相比,本研究古细菌社区与邻近区域的油棕种植下16 s核糖体RNA基因焦磷酸测序。物种丰富度和多样性是在原始森林土壤大于石油palm-cultivated区域,和130年辣子鸡(13.7%)之间共享这些区域。在分类序列,Thaumarchaeota主要在原始森林,而Euryarchaeota主要在石油palm-cultivated区域。古细菌物种多样性高1.7倍的原始森林土壤,根据辛普森多样性指数,Chao1指数显示,丰富是原生森林土高出5倍。的系统发育树非保密Thaumarchaeota序列显示,大部分的辣子鸡属于杂项Crenarchaeotic组。几个古属参与养分循环(例如,产甲烷菌和氨氧化剂)被确定在这两个方面,但显著差异的相对丰度CandidatusNitrososphaera和非保密土壤Crenarchaeotic集团在原始森林(普遍)CandidatusNitrosotalea和非保密陆地组(石油palm-cultivated地区普遍)。需要更多的研究来培养这些古生菌在实验室以便他们的新陈代谢和生理研究。

1。介绍

亚马逊森林面积占世界的50%剩余的热带雨林(1]。这个生物群系利差在巴西、玻利维亚、秘鲁、厄瓜多尔、哥伦比亚、委内瑞拉、圭亚那共和国和法国圭亚那。亚马逊是最大的巴西生物群系和占地面积4196943公里²,对应于67%的巴西领土(2]。亚马逊森林提供重要的生态系统服务,如水文循环和碳封存和存储。更重要的是,它拥有超过20%的世界上所有的植物和动物物种(3),表明其较高的物种多样性。

亚马逊的生物多样性包括不仅macroflora和大型生物,而且它的微生物,通常被忽视。矿物材料和有机化合物存在于土壤创建独特的隐居居住着不同的微生物群落。微生物是至关重要的生态系统的平衡,土壤微生物群落扮演重要的角色在土壤肥力,植物健康,和必要的生物地球化学过程,如硝化,氨氧化和甲烷生成(4- - - - - -7]。

截至2010年,棕榈油在巴西种植112500公顷的土地上(8),主要是在亚马逊地区。棕榈油(Elaeis guineensisJacq)是一种高产的多年生作物,产生油2000 - 8000公斤/公顷(8]。石油,从水果中提取的不同应用在食品和化妆品行业,还可用于生物柴油生产(9]。

尽管亚马逊是地球上物种最丰富的生物群落之一,对其古细菌的多样性。到目前为止只有一个发表微生物生态学研究都集中在亚马逊土壤古细菌多样性使用16 s rRNA基因测序(10),且只有一个土壤类型(即。,Amazonian dark earth, also called Terra Preta) was studied.

古细菌分类是一种不断变化提案以来,1977年。最初两个门是公认的:Crenarchaeota Euryarchaeota,但在后来的岁月里,许多新提出了门。一个例子是Thaumarchaeota门(11),主要是由嗜中温成员;它包含了ammonia-oxidizing古生菌。之后,于1996年提出了门Korarchaeota从黑曜石池DNA序列的识别,在黄石国家公园(12),由一位候选人高温厌氧物种的基因组完全测序(13]。近期作品所描述的新类群,如Nanoarchaeota Aigarchaeota, Aenigmarchaeota, Parvarchaeota, Lokiarchaeota,但这些门还没有被广泛接受,由于数量少的标本或可用的DNA序列。此外,进一步的分析定位序列属于这些门已经描述了门,如Euryarchaeota或Thaumarchaeota [14- - - - - -17]。有一些古细菌群体,如MCG(杂项Crenarchaeotic组)、差为特征的系统发育关系;最近的数据显示,这一群体可能更密切相关的门Thaumarchaeota Crenarchaeota比。

嗜中温古生菌似乎扮演了一个重要的角色在重要的营养物质,如氮和碳循环。ammonia-oxidizing古生菌的重要性(aoa)已经被记录在不同的生态系统,如土壤、海洋和淡水环境,他们有时可以在细菌丰度高于ammonia-oxidizing (aob) [18- - - - - -20.]。另一方面,在硝化作用尚不清楚他们真正的作用由于稀缺培养农产品协定的数量和可用的一些生理研究。之间的产甲烷菌是nonextremophilic古生菌,广泛分布在厌氧环境中,如淹水土壤,或海洋土壤和通风口。产甲烷菌也发现白蚁的消化道,在牛的瘤胃,甚至人类的口腔和肠道。这些生物碳循环中扮演着重要角色,小的化合物如乙酸和丙酸转化成甲烷,和删除氢,这是有潜在危险的细菌细胞。另一方面,甲烷产量的一个主要参与地球的温室效应气体(看过的21])。

有几项研究将土地利用与土壤微生物群落的结构和丰富的变化,如土地利用的多样性的影响AOA和草地土壤AOB (22)和土壤的影响因素对那些在热带土壤古菌(23]。因此,原始森林转化为棕榈树文化可以潜在影响的另一个例子的油棕种植亚马逊古细菌群落的土壤。

这项工作旨在提高我们理解如何影响土壤古细菌社区油棕种植。为此,从土壤微生物DNA提取样本原始森林面积和相邻的种植。古细菌16 s rRNA (rRNA)基因放大并使用高通量测序方法进行比较分析。我们首次展示土壤古细菌多样性降低土壤下种植油棕相比,原生森林土。

2。材料和方法

2.1。网站描述、取样、加工

收集土壤样本的帕拉州的巴西、石油palm-cultivated地区和邻近区域的亚马逊原始森林附近的Moju(图1)。这个地区的热带森林是茂密的,树木是25 - 35米(24]。赤道气候,炎热和潮湿的气候分类(Ami类型根据Koppen)。每年的温度范围从25°C到27°C,和每年降雨量2000 - 3000毫米不规则分布(25]。土壤主要是“Latossolo Amarelo”(氧化土的一种)26]。

采样的油棕种植农场控制不如其他作物(图1 (b))。没有灌溉制度;自然降水的雨林是这些植物灌溉的唯一途径。在亚马逊,土壤非常潮湿,由于降水水平较高。在研究区,年段洪水从2月到4月。此外,棕榈树周围的土壤不是受精均匀的方式,因为只有植物的一侧直接受精。

2010年10月,植物凋落物被移除后,土壤钻是用来获得四10厘米深的土壤样本三分油palm-cultivated地区(S02 28.9°00′′′/ W048 37°57.4′′′, S02 29.2°00′′′/ W048 37°56.6′′′,和S02 31.3°00′′′/ W048 37°54.3′′′)(图1 (b))和四个样本本机亚马逊森林面积(S02 27.2°00′′′/ W048 53.0°35′′′)(图1(一))。收集的样本在每个地区涨跌互现,地面,已筛去除大颗粒,每个区域产生一个混合样品,大约每1公斤。样本存储在塑料袋在干冰运输。子样品被发送到物理化学分析SoloQuimica注意de Ltda独奏。(巴西巴西利亚,DF)。其余的样品被储存在−80°C到DNA提取。最初,土壤样品的理化特点分别进行了评估和高变异副本中观察到。这个结果是由于异构受精棕榈树的种植在亚马逊字段;因此,复合样本必要描述在油棕的土壤微生物群。

2.2。DNA提取、PCR和焦磷酸测序分析

根据协议的总DNA提取Smalla et al。27),每个示例使用2 g的土壤。尽量减少DNA提取偏差,一式四份执行这个过程。使用以下引物进行PCR反应特定古生菌:340 f (5′ccc泰GGG GYG CAS CAG-3′)和1000 r (5′ggc猫GCA CYW CYT CTC-3′) (28]。古生菌16 s rRNA基因被放大,产生660个基点扩增子。适配器用作扩增和测序启动网站(美国454生命科学,布兰福德,CT)的结扎在引物的5′端序列。每个20μL总DNA, PCR反应包含10 ~ 30 ng 1 x反应缓冲区,4μ10 M核苷酸,μ每个引物,200μg / mL牛血清白蛋白,0.5 U KAPA2G健壮HotStart聚合酶,Milli-Q水。放大了在应用生物系统公司GeneAmp®PCR系统9700热循环仪(美国应用生物系统公司,培育城市,CA)使用以下计划:在98°C 2分钟;其次是30 30秒的周期在95°C, 30秒57°C, 1分钟和30秒72°C;和组成的最后一步7分钟72°C。最小化PCR偏见,至少有四个PCR扩增反应/样品前池净化使用GeneJET PCR净化设备(热费希尔科学、沃尔瑟姆,妈,美国)。量化后用一个量子位®荧光计(美国表达载体,卡尔斯巴德,CA), NanoDrop™1000分光光度计(热费希尔科学),2%的琼脂糖凝胶与溴化乙锭、DNA样本被派为焦磷酸测序(GS FLX钛Macrogen平台,韩国)。592145读大于500 bp在四分之三的得到一盘:49314年读542831年石油palm-cultivated土壤和读的原生森林土。

2.3。数据分析

所有16 s rRNA基因分析了焦磷酸测序读使用原始标准flowgram格式(设定触发器)输出文件从MOTHUR音序器,版本1.33.3 [29日),删除短序列,序列与错误,低质量的序列,嵌合体,和可能的污染物。这个删除后,共有39111个序列对石油palm-cultivated面积和436532序列原始森林。进一步分析了正常化后每个样品的序列数(即最低数量的高质量的序列。,39111年石油palm-cultivated序列区域样本)。

所有16 s rRNA基因读取分析使用MOTHUR分类学分类后454网上标准操作程序(http://www.mothur.org/wiki/454_SOP)[30.]。PyroNoise算法(31日)是用于降噪flowgram文件(删除过滤条形码和质量)。席尔瓦数据库(119年版)被用于序列比对和集群基于序列相似度97%(0.03遗传距离),使用最近邻方法(32]。UCHIME算法(33)是用于检测嵌合读取和删除;这个函数是实现MOTHUR并没有参考数据库。MOTHUR中的一个缺口方法被用来计算两两距离矩阵。古细菌分类学分类中执行的每个代表OTU MOTHUR,使用席尔瓦数据库集群为97%(119年发布)序列相似性(32]。这个分类是用来估计的相对丰度读/属。二次抽样样本随机选择和规范化的最低数量的序列读取。Chao1 [34),abundance-based覆盖率估计量(ACE) (35)、香农多样性指数(36),和良好的覆盖37)被用来估计α多样性。MOTHUR也用于执行统计分析。系统发育树创建使用所有Thaumarchaeota辣子鸡从每个样本未分类的类级别。新树被MOTHUR创建序列随机选择,被认为代表整个数据集。分析了使用neighbor-joining方法Jukes-Cantor校正和1000年MEGA6引导复制(38]。此外,辣子鸡,3%选择不同MOTHUR避免冗余的系统发育树。选择的序列与16 s rRNA基因序列从基因库39)代表主要古生菌组:甲烷八叠球菌属baltica(AB973356),Methanoregula formicica(NR112877),Methanocella paludicola(NR074192),Halococcus hamelinensis(LN651155),海床furiosus从门Euryarchaeota (U20163);Pyrobaculum aerophilum从门Crenarchaeota (NR102764);CandidatusNitrososphaera sp (FR773157)和Candidatus从Thaumarchaeota集团I.1b Nitrososphaera gargensis (GU797786);Nitrosopumilus maritimus(JQ346765)和Cenarchaeum symbiosum从Thaumarchaeota集团I.1a (U51469);无教养的酸性红壤AOA(FJ174727),无教养的颤抖的阿斯彭archaeon(EF021427),北方森林archaeon从Thaumarchaeota集团I.1c (X96688);根据席尔瓦和几无教养的生物分类数据库作为Thaumarchaeota杂项Crenarchaeotic集团(FR745121、AM910782 JX984848, KC510333, FJ485299, KC831395, FJ920714, FJ485307, HM051127, HM051130,和HM051125)。16 s rRNA基因序列从Acidobacteria KBS 96 (FJ870384)作为外群。创建第二个种系发生树只使用Euryarchaeota辣子鸡从每个样本在类级别不保密的,相同的参数和参考序列。

维恩图是由分组生成辣子鸡聚集在97%相似性展示的辣子鸡、每个区域所特有的那些数量之间共享样本。

分类古生菌的分布差异原始森林和石油palm-cultivated面积被确切概率法评估()使用宏基因组资料的统计分析(邮票)软件(40]。使用渐近置信区间估计的方法(41),和校正值的计算使用层的错误发现率(罗斯福)的方法(42]。一个过滤器应用于只显示之间的差异比例在0.5%以上。

3所示。结果

良好的报道估计抽样(表的完整性1)是石油palm-cultivated面积高于原始森林。

古细菌的数量辣子鸡是原生森林土高(821序列)比在土壤下种植油棕序列(253)(图2与130年),辣子鸡(13.8%)两个区域之间的共享。古细菌物种丰富度,评估abundance-based估计,Chao1王牌,在原始森林高于石油palm-cultivated区域。同样,逆辛普森和香农指数表明,古细菌物种多样性高在原始森林的土壤相比,油棕种植(表1)。

土壤理化参数之间的不同区域(表2),水平较高的磷、钾、碳和总石油palm-cultivated土壤和更高水平的钙和原始森林土壤有机物质。

在这两个方面,只有两个古细菌类群(Thaumarchaeota和Euryarchaeota)被发现(图3)。Thaumarchaeota主要在原生森林土(58%),和Euryarchaeota主要在石油palm-cultivated土壤(54%)。非保密古生菌的比例是相似的土壤(原始森林,5%;石油palm-cultivated区域,6%)。

在类级别,共10组样本中检测到:Halobacteria,甲烷菌,Methanomicrobia,和门Thermoplasmata Euryarchaeota;土壤和海洋集团我OPPD003 Crenarchaeotic集团南非金矿Gp 1,陆地组和杂项Crenarchaeotic组门Thaumarchaeota(数字4(一)和4 (b))。最丰富的类存在于原始森林土壤是土壤Crenarchaeotic集团,代表26%的原始森林辣子鸡(图4(一))和Thaumarchaeota序列(图中未显示)的45%,其次是Methanomicrobia,代表15%的原始森林辣子鸡(图4 (b))和42%的Euryarchaeota序列(没有显示)。最丰富的类存在于石油palm-cultivated区域Thermoplasmata,代表21%的耕地辣子鸡(图4 (b))和Euryarchaeota序列(图中未显示)的39%,其次是Methanomicrobia,代表16%的耕地辣子鸡(图4 (b))和30%的所有Euryarchaeota序列(没有显示)。门的主要类Thaumarchaeota石油palm-cultivated地区陆地集团代表辣子鸡(图总数的14%4(一))和35%的所有Thaumarchaeota序列(没有显示)。

因为它是一个新的门,Thaumarchaeota几乎没有培养代表与Euryarchaeota和更少的序列在席尔瓦等数据库。来确定Thaumarchaeota序列不能在属级分类彼此相关,系统树是由代表序列(图5(一个))。一个原始森林OTU集群组I.1b (NF6),和一个原始森林OTU (NF17)和两个耕地辣子鸡(CA50 CA52)与集团I.1c集群。剩下的辣子鸡形成不同的集群,所有相关的杂项Crenarchaeotic组。大多数非保密Thaumarchaeota序列的原始森林和石油palm-cultivated面积组合在一起,尽管一些非保密辣子鸡的耕地(例如,CA51 CA15和CA24 CA33)和原始森林(例如,NF21 NF49和NF5 NF35)形成单独的集群。

非保密序列在属水平Euryarchaeota门都是相关订单Methanocellales Methanosarcinales, Methanomicrobiales, Thermoplasmatales Methanobacteriales, Halobacteriales(图5 (b))。在属级分类序列Methanocella,甲烷八叠球菌属、Methanoculleus Methanomassiliicoccus、Methanomethylophilus Methanobrevibacter,甲烷细菌属,和Candidatuslainarchaeum(图5 (b))。

genus-level分析显示非保密土壤Crenarchaeotic集团主要在原始森林,占21%的原始森林辣子鸡(图6(一))。在石油palm-cultivated区域主要属非保密陆地组,占14%的耕地辣子鸡(图6 (b))。

共有31组辣子鸡被确定(只显示主要群体),其中大部分是不保密的。门Euryarchaeota分类组织Candidatuslainarchaeum,甲烷细菌属,Methanobrevibacter,Methanocella,大米集群我,Methanoculleus,Methanoregula,Methanimicrococcus,甲烷八叠球菌属,CandidatusMethanomethylophilus,Methanomassiliicoccus(图6 (b))。门Thaumarchaeota分类组织CandidatusNitrososphaera和CandidatusNitrosotalea(图6(一))。

分析之间的相对丰度上显著不同的属原始森林土壤和石油palm-cultivated区域显示,最大的区别是CandidatusNitrososphaera(图7)。这属主要在原生森林土,占18.2%的序列,但代表只有10.3%的序列从石油palm-cultivated区域。非保密土壤Crenarchaeotic集团也主要在原始森林(即。,38。8% of sequences in the native forest and 31.2% of sequences in the oil palm-cultivated area), whereas非保密南非金矿Gp 1主要在石油palm-cultivated区域(即。,7。3% of sequences in the native forest and 13.5% of sequences in the oil palm-cultivated area).CandidatusNitrosotalea代表4.4%的原生森林序列和10.0%的石油palm-cultivated面积序列。的相对丰度非保密陆地杂项组,非保密Thaumarchaeota,非保密Thermoplasmatales,非保密杂项Crenarchaeotic集团,甲烷八叠球菌属,大米集群我原始森林土壤和土壤之间的不同也明显在油棕种植,但这些差异较小。

4所示。讨论

亚马逊森林macrospecies多样性而闻名;然而,很少有研究解决其微生物多样性。在生命的域,古生菌无疑是鲜为人知的。

600000年这项工作几乎热点16 s rRNA基因序列是来自原始森林土壤和相邻油棕种植下的面积。后加工(即。,removal of short sequences, sequences with errors, low-quality sequences, chimeras, and possible contaminants) and normalization, 39,111 sequences per area remained for analysis. This number of sequences provided sufficient coverage of archaeal diversity in both areas (Table1)。所使用的引物是基于16 s rRNA序列的大量从席尔瓦数据库(28];然而,由于对这一领域,古细菌多样性不太可能完全覆盖(43]。

原始森林的土壤主要理化区别和石油palm-cultivated地区磷的含量,钾,钙,有机质和全碳量(表2)。发展史和理化参数之间的相关性进行评估使用PCA和nmd;但是没有明确的集群或相关性观察结果(没有显示)。

在长期研究无机化肥对微生物群落的影响,钟和Cai (44)报道,磷应用间接改变微生物参数在土壤和作物产量增加了提高有机物的水平。Wessen和合作者使用实时PCR定量显示使用化肥的影响在一些细菌类群和古门Crenarchaeota (I.1c Thaumarchaeota组,再分析使用席尔瓦数据库119)(45]。他们报告说,细菌和古细菌类施肥的反应是不一样的,这主要是因为在某些土壤pH值等参数的变化,总氮和碳氮比。在我们的研究水平的总碳和有机物质是在原始森林高于石油palm-cultivated区域,这可能导致更高的古细菌的多样性。虽然没有研究古细菌社区总土壤碳的影响,在亚马逊土壤细菌群落的研究。埃德加的工作等。33]描述不同的不同植被类型下土壤细菌群落。作者发现细菌多样性与总有机碳和总氮含量46]。此外,在研究细菌多样性和微生物生物量在森林,牧场,和休耕的土壤在亚马逊流域,草地土壤微生物生物量最高,也有30% - -47%的碳含量高于其他网站在过去的一年(47]。

几项研究也报道改变古细菌的组成(48)、细菌(47)和真菌(49]社区与土地利用变化有关。亚马逊的一项研究的热点社区人为土在不同土地用途(农业、草地和次生林)和栽培实践(例如,茄子、香蕉、柑橘和木薯)(10)报道,农业的负面影响古细菌群落多样性。核糖体基因间间隔的结果分析表明,土壤类型土壤中还负责古细菌群落的变化在不同类型的土地利用(天然草地、原始森林、桉树和金合欢种植园和大豆和西瓜字段)[50]。

维恩图解表明,原始森林土壤有更多的独特的序列(图2)。这并不令人惊讶,由于更大的热点丰富性和多样性在原始森林土壤(表2)。独特的数量辣子鸡发现石油palm-cultivated面积几乎相同的共享与原生森林面积辣子鸡。尽管油棕种植土壤中的古细菌多样性减少,还有一个核心群古生菌辣子鸡共享原始森林,这表明这些古生菌有一定的特点,这使他们持续土地利用的变化。这不能排除这些古生菌新陈代谢活动。小数量的石油palm-cultivated地区独特的序列可能与植被的复杂性较低(即。油棕单作和伟大的植物多样性在森林里),因为植物多样性可能影响这些社区(51]。

在我们的研究中,辣子鸡、识别属于域古生菌都是分为两个类群,Euryarchaeota Thaumarchaeota。提到很重要的数据库只是最近更新识别门Thaumarchaeota;因此,先前的研究古生菌可以认不出这个门,作为提出Brochier-Armanet et al。11]。这部小说的创作门支持通过一项研究比较两个海洋ammonia-oxidizing古生菌的基因组(aoa)确定一组核心的信息这一组特定的基因(52]。因此,允许与其他研究比较,只要有可能,我们重新分析他们的数据更新分类分类包括门Thaumarchaeota。

赵的工作和沈35)关注土地利用的影响(即。,agricultural systems of indigenous people and cattle pasture) on archaeal communities by PCR (amoA基因)和变性梯度凝胶电泳分析亚马逊西部不同的土壤。数据库时没有考虑Thaumarchaeota分类;然而,我们再分析数据集的使用一个更新的数据库显示,Euryarchaeota和Thaumarchaeota在场的样品连同Crenarchaeota (Thermoprotei)。此外,改变土壤的结构中观察到古社区森林地区的种植区域进行比较时,转换为牧场。

在我们的研究中,不同的百分比Thaumarchaeota和Euryarchaeota土壤样本中发现的不引人注目。Thaumarchaeota主要在原始森林(58%),而Euryarchaeota主要在石油palm-cultivated区域,54%(图3)。这个结果是一致的与其他比较研究巴西古细菌群落在不同类型的土壤(即。,亚马逊人为土,Caatinga和塞拉多)10,53,54)和不同的热带森林土壤类型的研究报道Thaumarchaeota作为主要的门(44]。

门Thaumarchaeota包含所有已知的aoa并直接参与氮代谢。氨是由集团I.1a作为能源使用,主要发现在水生系统(52),和组I.1b,发现土壤中55]。Thaumarchaeota集团I.1c主要是发现在酸性的土壤中,但这些古生菌的生态角色仍未知(56,57]。

文献提出了冲突的数据aoa /土壤aob的比例。在一些研究中,aoa是主要的58),而在其他国内企业更丰富的(59]。然而,一些研究发现了一个古细菌的优势amoA基因的细菌amoA基因在土壤60]。aoa经常在土壤中发现,他们的丰富的范围从0.5%到10%的原核的社区,和他们丰富强烈受到物理化学条件以及有机质含量(61年,62年]。在酸性土壤,aoa似乎比国内企业更重要的氨氧化作用[57]。

类土壤Crenarchaeotic集团根据席尔瓦Thaumarchaeota数据库中分类、土壤样本中检测到,但在高表示原生森林土。这个类被发现在北方森林土壤63年]。CandidatusNitrososphaera,属于土壤Crenarchaeotic组类,属于Thaumarchaeota组I.1b;它是一个农产品协定使用氨水或尿素作为能源64年,65年]。

另一方面,门Euryarchaeota成员直接参与碳代谢,产甲烷菌和methane-oxidizing生物的几类(66年- - - - - -68年]。Navarrete et al。48]将亚马逊原始森林草场的影响研究和报道的变化不仅对土壤微生物群落的组成、丰度也降低基因功能的多样性。

在门Euryarchaeota Methanomicrobia和Thermoplasmata是主要的类在我们的样本中发现,随着几甲烷菌和Halobacteria的代表。甲烷菌和Methanomicrobia产甲烷菌(69年]。Methanomicrobia在场在原始森林土壤和石油palm-cultivated土壤,表示石油palm-cultivated较大区域。在Methanomicrobia,属大米集群我,甲烷八叠球菌属,Methanocella出现在两个样本(图6 (b))。这些属密切相关,在稻田中发现,产生甲烷(70年]。订单Methanomicrobiales只发现在原始森林土壤,这可能可以解释为相对高水平的碳和有机物质。这个古秩序负责最后一步的甲烷生产碳循环厌氧降解的有机物(66年,71年]。然而,Methanomicrobia对碳循环的贡献在石油palm-cultivated土壤不能评估,因为没有数据表明甲烷生产的研究领域。

Thaumarchaeota序列中用于生成非机密的种系发生树在属级,几个辣子鸡形成不同集群相关的杂项Crenarchaeotic组(图5(一个))。这些序列是来自土壤样本,表明原始森林和石油的非保密Thaumarchaeota palm-cultivated区域系统相关。

大部分的序列仍未分类在属级Thaumarchaeota和Euryarchaeota(数字6(一)和6 (b))。这个结果可能反映了这样一个事实:大多数分类数据库没有许多古生菌的代表,尤其是属于Thaumarchaeota菌纲的;因此一些分类的新序列达到属水平。几个属被确定为Candidatus根据国际代码命名的细菌,表明特征的培养的原核生物是不完整的72年]。

只有四个群体的比例在属级分类原始森林和石油palm-cultivated土壤之间显著不同(甲烷八叠球菌属和大米集群我在门Euryarchaeota和CandidatusNitrososphaera和Candidatus在门Nitrosotalea Thaumarchaeota)(图7)。对产甲烷菌的序列相关甲烷八叠球菌属在油棕种植土壤中更丰富(图7),而属于序列大米集群我在原始森林的土壤更丰富。

Thaumarchaeota门,Candidatus农产品协定的成员团体Nitrososphaera I.1b [65年)两个样本中,检测出,但有更高的表示原始森林(原始森林,18.2%;石油palm-cultivated区域,10.3%)(图7)。亚马逊的比较研究的热点社区黑暗地球(“Terra Preta”)和邻近的土壤,CandidatusNitrososphaera主要热点集团被发现在两种土壤(10]。相比之下,CandidatusNitrosotalea,另一个农产品协定的,更丰富的石油palm-cultivated地区原始森林土壤中(10.0%)比(4.4%)在我们的研究中(图7)。Lehtovirta-Morley et al。73年)培养专性嗜酸氨氧化剂CandidatusNitrosotalea devanaterra硝化酸性土壤。之后,同一组的特征属于这两株嗜酸性AOA属从中国稻田和苏格兰农业土壤(74年]。在我们研究的更大的表示CandidatusNitrososphaera和CandidatusNitrosotalea在原始森林和石油palm-cultivated土壤,分别可以解释为低土壤pH值(原始森林,pH值5.50;石油palm-cultivated区域,土壤pH值4.83),因为在基本减少这些古生菌的活动和增长指数降低亚硝酸盐(6,75年]。此外,土壤下种植油棕与氮受精,这或许可以解释水平就越高CandidatusNitrosotalea相比,这个地区的原生森林土。最后,尽管培养属的成员Ca。在中性pH Nitrososphaera成长更好,他们已报告生长pH值从6.0到8.5不等。此外,最近的工作发表的王et al。(2014)76年)描述活跃aoa酸性土壤的pH值(4.92)Nitrososphaera密切相关,称为Nitrososphaera-like生物分子系统发育的方法。我们大部分的序列被列为Nitrosotalea-like,属于集团I.1a序列。这组通常是发现在水生环境中,如湖泊沉积物或海洋环境。找到类似的无所不在的分布在土壤的集团I.1b,不局限于一个特定的土壤pH值条件。

5。结论

虽然古生菌是无处不在的,还有很多东西需要学习关于他们的多样性,生物角色,和代谢功能。这项工作是第一个比较热点的社区与亚马逊森林土壤与土壤在油棕种植。

古细菌多样性被发现在土壤石油palm-cultivated低于原生森林土。只有30%的辣子鸡油棕土壤被发现,相比于原始森林。然而,在这两个样本,发现了两个主要类群Thaumarchaeota和Euryarchaeota Thaumarchaeota在原始森林土壤的优势。这些结果支持先前的研究在其他巴西生物群系原生土壤(如Caatinga,塞拉多)以及土壤在不同类型的土地使用(例如,牧场和农业)。同样重要的是,也有不确定的分类、组与Crenarchaeota门。

尽管知识古生菌在过去的几十年里急剧增加,对许多古细菌的生物群体,古生菌的分类仍然是一个正在进行的工作。因此,这并不奇怪,许多序列中确定这项工作仍然保密的,有时甚至是在更高的分类水平。尚不清楚土壤古社区之间的整体差异相对较小的亚马逊森林和石油palm-cultivated土地是当前状态的热点分类的结果还是表明,古细菌多样性低于细菌多样性(77年]。

同样重要的是要考虑,在土地利用变化,由于农业,土壤的微观结构分解,可以减少自然栖息地的分裂,使潜在的相互作用居民微生物群,否则不会发生(78年,79年]。

系统发育树的非保密Thaumarchaeota 16 s rRNA基因序列是有用的在探索这些序列之间的关系。当分类分类的序列是可能的,它揭示了存在的辣子鸡属已知参与碳和氮(产甲烷菌的代谢Methanocella和甲烷八叠球菌属;农产品协定的CandidatusNitrososphaera和CandidatusNitrosotalea),暗示可能在亚马逊上,这些古社区角色的土壤。

需要更多的研究来阐明这些角色。培养一些古生菌在实验室将允许他们的新陈代谢和生理研究细节,允许更好的理解角色的古生菌在生物地球化学循环。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是支持由FINEP, CNPq,斗篷,FAP-DF。作者感谢Boari博士帮助样本收集物流。博士Betania Ferraz Quirino得到了Cientista Visitante程序从“巴西农业研究公司”。

引用

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