摘要
随着农业、工业的快速发展，越来越多的氮素被过度使用，从而使大量的氮污染物流入水体，并随着地表径流和地下河流，最终汇入海洋，造成海洋氮负荷的增高。过量氮污染物在海洋中的不断堆积，会对海洋生态系统造成严重危害。海洋生态系统有自己的防御机制，可以通过微生物的氮代谢过程，例如硝化和反硝化过程，来缓解和去除氮污染物造成的伤害。然而，目前对海洋中这些起到关键作用的微生物的种类和氮代谢机制还不清楚，尤其是真菌类群。因此，本研究的主要目的是富集筛选深海海水和沉积物中的反硝化真菌，并检测这些真菌的反硝化能力。同时挑选出反硝化能力最强的真菌菌株，并对该菌的氮代谢机制进行解析。主要成果结论如下： （1）采集西太平洋深海海水和沉积物样品，分别经过硝酸盐和亚硝酸富集培养，共获得59株潜在的反硝化真菌，分别属于10个属和25个种。使用气相色谱分析对这25种真菌的代表菌株的反硝化能力进行测定与评估，发现有24个种的代表菌株是反硝化真菌，其中季也蒙毕赤酵母Meyerozyma guilliermondii的反硝化能力最高。进一步对来自不同站位的季也蒙毕赤酵母M.guilliermondii的3株真菌菌株进行反硝化能力测定，它们的反硝化能力有差异，其中菌株Y8的反硝化能力最强。因此，本研究选择季也蒙毕赤酵母M.guilliermondii Y8菌株作为研究对象进行深入研究。 （2）使用54个单因素实验组，分别从氮浓度、氮源、碳源三个因素研究菌株Y8的除氮特性。结果发现，菌株Y8可以在140mg/L、70mg/L、14mg/L的氮浓度中生长，并高效的除去水体中的氮，另外还发现菌株Y8可以利用葡萄糖、蔗糖、淀粉、乙酸钠、丁二酸钠、柠檬酸钠6种碳源高效的除氮。同时，对菌株Y8的除氮率进行优化，发现菌株Y8在10℃、15%盐度、pH为7.0的环境中除氮效率最高。通过氮平衡分析，发现在有氧条件下，菌株Y8可以利用铵盐、亚硝酸和硝酸盐进行反硝化，并产生异化氮，证明是一株异养硝化-好氧反硝化真菌。 （3）通过酶活力检测、基因组测序和转录表达检测，对Y8菌株的氮代谢基因和表达进行评估。发现菌株细胞中具NirS基因编码的cd1型亚硝酸还原酶，该基因是首次在真菌细胞中被发现。此外，通过转录表达分析，发现3个细胞色素P450基因可能具有一氧化氮还原酶（P450nor）的活性。 （4）综合酶活力检测、基因组测序、转录表达分析、除氮特性分析和氮平衡分析，对异养硝化-好氧反硝化真菌Y8的氮代谢机制进行了预测，表明菌株既可以利用铵盐为底物进行异养硝化-好氧反硝化和同化作用，也可以利用硝酸盐和亚硝酸盐为底物进行反硝化和同化作用。
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