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钾质粗面岩是自然界中分布最广泛的富钾岩石之一。岩石(矿物)-微生物相互作用是自然界中广泛发生的一种重要地质作用,对于岩石(矿物)风化、元素生物地球化学循环、土壤形成以及土壤肥力的维持有重要的作用,同时在长时间尺度上对土壤环境和大气CO2产生重要的影响。前期观察发现地衣、苔藓的覆盖显著促进了钾质粗面岩的风化,然而有关地衣、苔藓对钾质粗面岩细菌群落结构和细菌风化岩石效应的影响未见报道。本文以由地衣、苔藓覆盖的钾质粗面岩(样品Ⅰ和样品Ⅲ)以及裸露的钾质粗面岩(样品Ⅱ)为研究对象,采用454高通量测序技术研究了钾质粗面岩细菌群落结构与生物多样性,并通过相关性分析探究样品理化因子对钾质粗面岩细菌群落结构的影响；同时采用高效平板分离技术从钾质粗面岩样品中分离细菌菌株,研究菌株对岩石的风化效应并对岩石风化细菌的系统发育关系进行分析。对高通量测序获得的序列进行Operational Taxonomic Unit (OTU)计算,结果表明钾质粗面岩样品Ⅰ和样品Ⅲ细菌种群所含OTU数量均约为样品Ⅱ OTU数量的2倍,多样性指数结果表明样品Ⅰ和样品Ⅲ细菌种群多样性显著高于样品Ⅱ细菌种群多样性,而样品Ⅲ中细菌种群均一度显著高于样品Ⅰ中细菌种群均一度。系统发育分析表明,钾质粗面岩样品中的细菌种群隶属于16个门和少数未知菌群。其中Actinobacteria为钾质粗面岩样品中的优势门,在钾质粗面岩样品Ⅰ、样品Ⅱ、样品Ⅲ中的细菌种群中分别占72.3%、77.8%和62.56%；其次为Proteobacteria和Acidobacteria门。另外,Chlamydiae和Verrucomicrobia门为钾质粗面岩样品Ⅰ和ⅢⅢ中细菌的共有门；Fusobacteria和Spirochaetes门为钾质粗面岩样品Ⅱ和Ⅲ中细菌共有菌群；Planctomycetes门为样品Ⅱ中细菌特有门；Deinococcus-Thermus门为样品Ⅲ中细菌特有门。主坐标分析(PCoA)和群落结构相似性聚类分析(UPGMA)表明,地衣、苔藓覆盖对钾质粗面岩中细菌群落结构有重要影响,钾质粗面岩样品Ⅰ和Ⅲ中细菌种群结构相似,而与钾质粗面岩样品Ⅱ中细菌种群结构存在显著差异。相关性分析结果表明,钾质粗面岩中有效态K、Si、A1元素含量对岩石中的优势细菌种群的分布有显著影响；Acidobacteria门相对丰度与岩石样品中有效态Si、Al元素含量呈显著正相关(r=0.623-0.724,p<0.01)、与岩石样品中有效态K元素含量呈显著负相关(r=-0.591,p<0.01),Actinobacteria门相对丰度与岩石样品中有效态Si元素含量呈显著负相关(r=-0.560,p<0.01)、与岩石样品中有效态K元素含量呈显著正相关(r=0.621,p<0.01),Proteobacteria门相对丰度与岩石样品中有效态K元素含量呈显著负相关(r=-0.574,p<0.01)。从不同钾质粗面岩样品中分离到270株细菌,实验室条件下对这270株细菌风化钾质粗面岩能力(以Fe、Si. A1、K这四种结构元素的溶出为风化指标)进行了研究,结果表明,分离自钾质粗面岩样品的细菌均对岩石具有显著的风化作用；从钾质粗面岩显著溶出Fe、Si、Al、K元素的细菌比例分别为67%、93%、95%和65%。通过对同时溶出Fe、Si、A1的细菌数量以及功能菌株对四种结构元素的释放量进行统计分析,结果表明,细菌对钾质粗面岩的风化能力为样品Ⅲ>样品Ⅰ>样品Ⅱ；且3种岩石样品中分离的细菌产酸能力为样品Ⅲ>样品Ⅰ>样品Ⅱ。相关性分析表明,发酵液中pH值与Fe、Si、A1和K的浓度呈显著负相关(对应的相关系数分别为-0.775,-0.488,-0.855,-0.586,P<0.01)。高效岩石风化细菌溶解钾质粗面岩的动态研究表明,岩石风化细菌JN197释放Fe、Si、A1和K的方式与岩石风化细菌JN73和JN111明显不同。系统发育分析表明,钾质粗面岩样品中岩石风化细菌隶属于Proteobacteria、 Actinobacteria和Bacteroidetes3个门的25个属。其中Bacillus (52.6%)、Arthrobacter(9.2%)和Sinomonas (5.6%)为3种钾质粗面岩样品中共有的优势种属；10个属为钾质粗面岩样品Ⅰ中特有属, Janthinobacterium为钾质粗面岩样品Ⅱ特有属,Cohnella、 Sphingomonas、Dyella和Enterobacter为钾质粗面岩样品Ⅲ特有属。对不同种属岩石风化细菌溶出钾质粗面岩结构元素的能力进行比较分析,结果表明,Burkholderia. Dyella、Ralstonia和Stenotrophomonas属的岩石风化细菌溶解钾质粗面岩的能力较强。对一株可能的具有风化钾质粗面岩功能的新种JN53进行生理生化和分子遗传学鉴定,发现该菌株与同属的Chitinophaga terrae KP01T和Chitinophaga eiseniae YC67297的16S rRNA基因序列的同源相似性分别为97.3%和96.3%；该菌株呼吸醌为MK-7,多胺类型为聚亚精胺,其脂肪酸组分主要包括iso-C15:0, C16:1ω5c、C16:1ω7c(或者C16:1ω6c)、iso-C17:0 3-OH、C16:0、iso-C15:0 3-OH和C16：03-OH,极性脂组分主要为磷脂酰乙醇胺以及未知氨基脂和未知脂类；其DNA的G+C摩尔百分含量为49.7%,与Chitinophaga terrae KP01T和Chitinophaga eiseniae YC67291 DNA-DNA杂交的同源性分别为26.8%和26.7%,根据以上结果,提议菌株JN53为Chitinophaga属的一个新种,将其命名为Chitinophaga jiangningensis sp.nov. 。实验室条件下研究了菌株JN53在不同培养基中的生长情况及其对黑云母、钾长石和石英的溶解效果,结果表明,在限钾的SSKM液体培养基中菌株JN53从黑云母中释放的Fe和Al分别比对照增加了的34倍和91倍,从钾长石中释放的Fe和Al分别为对照的2倍和93倍；在缺铁缺钾的BHm培养基中菌株JN53从黑云母中释放的Fe为对照的13倍。然而该菌株对石英无溶解作用。