指甲蓋面積大小的土壤中，微生物數(shù)量最高可達(dá)上百億，種類最多可達(dá)上百萬。這些難以計數(shù)的土壤微生物如何相互作用，并在復(fù)雜環(huán)境中發(fā)揮功能，一直是土壤微生物學(xué)的技術(shù)難點和研究前沿。2011年，中國科學(xué)院南京土壤研究所賈仲君課題組利用穩(wěn)定性同位素示蹤氨氧化微生物DNA，開發(fā)了高通量測序微生物群落13C-16S rRNA基因技術(shù)，將低豐度微生物檢測限提高至少上百倍，揭示了土壤中氨氧化細(xì)菌、古菌、亞硝化細(xì)菌的相互作用規(guī)律，研究成果2011年刊發(fā)在國際微生物生態(tài)會刊The ISME Journal 后，迄今SCI數(shù)據(jù)庫被引次數(shù)進(jìn)入當(dāng)年度該雜志所有論文排名的5%，得到國際同行廣泛關(guān)注。
已知的甲烷氧化菌和氨氧化菌是溫室氣體甲烷排放與農(nóng)田氮肥轉(zhuǎn)化的重要調(diào)控者，二者功能類群多樣，生理代謝迥然不同，但具有一定的親緣互作關(guān)系。最近，賈仲君課題組以稻田土壤甲烷和氨氧化相互作用過程為模式體系，進(jìn)一步開發(fā)了高通量測序13C-功能基因技術(shù)，定量刻畫了稻田甲烷氧化與氨氧化的微生物相互作用，發(fā)現(xiàn)尿素顯著刺激了類型Ia甲烷氧化菌生長，甲烷抑制了Nitrosomonas氨氧化細(xì)菌的生長，其主要原因可能是研究體系中C/N比高于9.0，氮素成為類型Ia甲烷氧化菌的生長限制因子，而類型II甲烷氧化菌幾乎未受影響，同時發(fā)現(xiàn)古菌未參與這一過程，研究結(jié)果被Biogeosciences 發(fā)表。進(jìn)一步與國際同行合作，針對北歐冰島火山灰草地土壤，發(fā)現(xiàn)古菌主導(dǎo)了氨氧化過程并抑制了甲烷氧化菌生長，而氨氧化細(xì)菌則未參與這一過程，研究結(jié)果被國際微生物生態(tài)會刊The ISME Journal 在線發(fā)表。
以上研究得到了國家自然科學(xué)基金委重大項目課題和科技部國際科技合作項目的資助。
稻田土壤中甲烷氧化細(xì)菌與氨氧化細(xì)菌相互作用的定量描述
稻田土壤中活性的甲烷氧化菌類群及其對尿素氮肥的響應(yīng)
