指甲盖面积大小的土壤中，微生物数量最高可达上百亿，种类最多可达上百万。这些难以计数的土壤微生物如何相互作用，并在复杂环境中发挥功能，一直是土壤微生物学的技术难点和研究前沿。2011年，中国科学院南京土壤研究所贾仲君课题组利用稳定性同位素示踪氨氧化微生物DNA，开发了高通量测序微生物群落13C-16S rRNA基因技术，将低丰度微生物检测限提高至少上百倍，揭示了土壤中氨氧化细菌、古菌、亚硝化细菌的相互作用规律，研究成果2011年刊发在国际微生物生态会刊The ISME Journal 后，迄今SCI数据库被引次数进入当年度该杂志所有论文排名的5%，得到国际同行广泛关注。
已知的甲烷氧化菌和氨氧化菌是温室气体甲烷排放与农田氮肥转化的重要调控者，二者功能类群多样，生理代谢迥然不同，但具有一定的亲缘互作关系。最近，贾仲君课题组以稻田土壤甲烷和氨氧化相互作用过程为模式体系，进一步开发了高通量测序13C-功能基因技术，定量刻画了稻田甲烷氧化与氨氧化的微生物相互作用，发现尿素显著刺激了类型Ia甲烷氧化菌生长，甲烷抑制了Nitrosomonas氨氧化细菌的生长，其主要原因可能是研究体系中C/N比高于9.0，氮素成为类型Ia甲烷氧化菌的生长限制因子，而类型II甲烷氧化菌几乎未受影响，同时发现古菌未参与这一过程，研究结果被Biogeosciences 发表。进一步与国际同行合作，针对北欧冰岛火山灰草地土壤，发现古菌主导了氨氧化过程并抑制了甲烷氧化菌生长，而氨氧化细菌则未参与这一过程，研究结果被国际微生物生态会刊The ISME Journal 在线发表。
以上研究得到了国家自然科学基金委重大项目课题和科技部国际科技合作项目的资助。
稻田土壤中甲烷氧化细菌与氨氧化细菌相互作用的定量描述
稻田土壤中活性的甲烷氧化菌类群及其对尿素氮肥的响应
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