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                    準備解凍:北極微生物如何應對變暖的世界

                    發布日期:2011-11-08 

                    從北極到北冰洋,在這一地區的凍土保持估計的1672億公噸碳地球大氣層。這種固碳量超過250倍的溫室氣體排放量在2009年歸于美國。然而,由于全球氣溫緩慢上升,所以也做關于碳循環后的潛在影響的關注的永久凍土層融化并釋放碳已為億萬被困。像這么多的地球環境的關鍵過程,最小的球員微生物對最終結果的最顯著的影響。

                    要回答這個問題,從美國能源署(DOE)聯合基因組研究所(JGI),伯克利實驗室地球科學部(ESD)的范圍內,美國地質調查局的研究人員合作,了解如何回應他們在永久凍土帶發現的微生物氣候變暖的環境。其中的調查結果,發表在“自然”雜志在線11月6日,是一種新型微生物產生甲烷,是一種比二氧化碳更強大的溫室氣體的基因組草圖。這種微生物,還沒有命名,生活在凍土層,是組裝的基因組,從寒冷的土壤宏基因組隔離集合。大會的挑戰是建立一個完整的拼圖,從一個來自許多不同的拼圖塊大集合。

                    “多年凍土是準備,以成為在北極地區的溫度主要的溫室氣體源有望以增加顯著的在世界許多其他地區的預??期溫度增加相比,”說,公共服務電子化的珍妮特楊松,相應的作者和的始作俑者研究(研究與發展基金,支持導演首先從能源部實驗室授予她)。 “通過應用宏基因組學研究微生物群落的組成和功能,我們可以幫助回答有關目前??撂荒和未學的微生物物種居住在永久凍土帶循環有機碳和解凍過程中釋放的溫室氣體的問題,”楊松說。 “這將可能導致改善碳循環模型和最終減災戰略提供有價值的信息。”

                    據美國環境保護署,2009年化石燃料燃燒占為5.2億美元的國家的二氧化碳排放量,一小部分(約1%,3 / 10)被困在北極永久凍土中的二氧化碳噸。了解微生物在冰凍的土壤和二氧化碳的過程中微生物活動的影響過程,一直研究的共同作者,美國地質調查局研究員Mark Waldrop,其2010年社區測序計劃項目,另外與能源部聯合基因協會(合作項目楊松),側重于比較短期解凍的永凍土微生物的反應較長期的過程。

                    Waldrop芯從泥炭黑云杉林沿赫斯河,阿拉斯加米深的永久凍土帶的樣品。每個樣品,然后再除以區分季節性解凍的“積極的”層,其中包括核心的前三分之一,并永久凍結的“凍土層”地平線下方。樣品孵育解凍在5 ° C,然后發送到DNA的提取和分析,在DOE - JGI主任埃迪魯賓和他的博士后研究員雷切爾Mackelprang的領導團隊,(現在在加州州立大學北嶺)楊松實驗室微生物DNA測序樣品。 Mackelprang“,說:”這些微生物群落是極其多樣的。 “一克的土壤可能含有成千上萬個不同的細菌種類和細胞數十億。此外,這些微生物不能生長在實驗室里,這是一個極其困難的地區,研究。”這些數據,然后分析楊松和她的團隊在公共服務電子化的合作,包括克里斯汀DeAngelis,莫德大衛和Krystle查瓦里亞。

                    在DOE - JGI,Mackelprang和她的同事們產生了近40億個堿基的原始DNA序列,必要的,因為土壤的微生物多樣性高。他們發現了幾個微生物產生的甲烷作為副產品,并能夠組裝的一種新型的產甲烷菌的基因組草圖。 “這是一個從一個非常復雜的土壤宏基因組的基因組草圖的成功大會的第一個例子,”作者寫道。 “這種新穎的產甲烷菌的豐度,表明它可能是一個重要的球員,在冷凍條件下產甲烷。”此外,基因組數據顯示,微生物固氮基因,這項研究還首次在多年凍土描述一個潛在的固氮產甲烷。

                    研究人員發現碳和氮的宏基因組數據的循環中所涉及的許多基因,并發現,其豐度水平在其解凍的棲息地轉移。 “融化的永久凍土帶的微生物群落的快速和動態響應首次揭示這些詳細的分析,他們得出的結論。” “解凍引起的變化,我們檢測直接支持,在北極土壤,微生物在其中發揮的核心作用,在溫室氣體排放量和存儲的永久凍土帶的碳不穩定碳和氮的,騎自行車的概念模型。


                    最后更新:2011-11-08
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