氮素是影響湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的關(guān)鍵元素之一，氮素的生物地球化學(xué)循環(huán)在湖泊營養(yǎng)鹽循環(huán)中占有重要地位。硝化作用（NH3→NO2-→NO3-）是氮循環(huán)過程的關(guān)鍵步驟，而氨氧化（NH3→NO2-）是硝化作用的限速步驟。氨氧化微生物是氮循環(huán)過程的重要驅(qū)動者，其群落結(jié)構(gòu)、豐度和活性等會受到溫度和營養(yǎng)負(fù)荷等環(huán)境因子的影響，進(jìn)而會影響生態(tài)系統(tǒng)中的氨氧化過程�？傮w上看，近年來對氨氧化微生物（氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea, AOA）和氨氧化細(xì)菌（ammonia-oxidizing bacteria, AOB））群落結(jié)構(gòu)和功能方面的研究主要集中于土壤和海洋環(huán)境，相比較而言，淡水湖泊生態(tài)系統(tǒng)中氨氧化微生物（特別是AOA）的群落結(jié)構(gòu)、豐度及活性的研究還比較缺乏。
中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所吳慶龍研究員課題組的曾巾等研究人員通過野外調(diào)查試驗結(jié)合室內(nèi)構(gòu)建微宇宙模擬系統(tǒng)，應(yīng)用實時熒光定量PCR（RT-QPCR）和構(gòu)建克隆文庫等分子生物學(xué)技術(shù)，探索氨氧化微生物在太湖不同湖區(qū)沉積物中的分布規(guī)律以及環(huán)境因子對氨氧化菌群落結(jié)構(gòu)及豐度的影響。
研究結(jié)果顯示，太湖兩個湖區(qū)（梅梁灣和東太湖）所有采樣點中，古菌amoA豐度高于細(xì)菌amoA。沉積物pH值、總氮（TN）、氨氮（NH4+-N）和有機(jī)質(zhì)（OM）含量都與AOA和AOB的豐度存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。古菌amoA基因多樣性在東太湖中明顯高于梅梁灣，而兩個湖區(qū)中細(xì)菌amoA基因的多樣性無明顯差異。
通過構(gòu)建微宇宙模擬系統(tǒng)，分析了不同溫度條件下（15℃，25℃，35℃）表層沉積物中AOA和AOB的豐度和多樣性。研究結(jié)果表明：溫度對古菌和細(xì)菌amoA基因的豐度和多樣性的影響不同。隨著溫度升高，古菌amoA基因的豐度增加，而細(xì)菌amoA基因的豐度降低，這表明AOA更適合在偏高溫的環(huán)境中生存，相比較之下AOB更加適應(yīng)較低溫度的水環(huán)境。古菌amoA基因的多樣性與溫度變化沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。在25°C條件下，細(xì)菌amoA基因的多樣性最高，而古菌amoA基因的多樣性最低。
上述研究得到了國家自然科學(xué)基金項目的資助。研究成果發(fā)表在Plos one 以及Canadian Journal of Microbiology 等期刊上。
