中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所桃源農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站通過(guò)對(duì)土壤樣品進(jìn)行長(zhǎng)期定位觀測(cè)、試驗(yàn)，采用PCR擴(kuò)增、克隆測(cè)序等分子生物學(xué)技術(shù)，研究長(zhǎng)期施氮肥對(duì)水稻土亞硝酸還原酶基因nirK、nirS多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)明顯提高nirS基因群落的多樣性和使含nirK基因的反硝化菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。
研究發(fā)現(xiàn)，從水稻土中克隆的系列nirK基因片段與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中未知菌種的nirK基因相似性較高，平均達(dá)90.7%；而nirS基因片段與數(shù)據(jù)庫(kù)中已知的nirS基因相似度低，平均74.7%。通過(guò)Chao1估計(jì)值預(yù)測(cè)，nirK基因在不施肥處理(CK)、施氮肥處理(N)中分別有58±13和49±9個(gè)不同的OTUs，而nirS基因在CK處理、N處理中分別有49±10和132±43個(gè)不同的OTUs。Chao1預(yù)測(cè)曲線95%置信區(qū)間(95%CIs)顯示，氮肥施用顯著提高了nirS基因的多樣性，而對(duì)nirK基因多樣性則無(wú)顯著影響。LIBSHUFF分析比較N、CK處理克隆文庫(kù)間的差異，結(jié)果顯示nirK基因處理間群落結(jié)構(gòu)差異p0.022，達(dá)到顯著水平；而nirS基因處理間的群落結(jié)構(gòu)無(wú)顯著差異。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，nirK、nirS基因的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分別可分為3個(gè)及4個(gè)大簇。施用氮肥導(dǎo)致nirK、nirS克隆有不同程度的聚集，說(shuō)明氮肥改變了nirK和nirS基因群落結(jié)構(gòu)，其中氮肥對(duì)nirK基因群落結(jié)構(gòu)的影響更大?？傮w來(lái)說(shuō)，氮肥的施用對(duì)水稻土nirK基因群落多樣性無(wú)顯著影響，但明顯提高nirS基因群落的多樣性；而長(zhǎng)期施氮肥使含nirK基因的反硝化菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，對(duì)nirS基因群落結(jié)構(gòu)則無(wú)顯著影響。
該研究成果已發(fā)表在中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)核心期刊《環(huán)境科學(xué)》2010年31卷2期上。