Kartläggning av markens kvävereglerande mikrober
Växtnäringskväve i marken omvandlas till kvävgas i en process som kan ses som både nyttig och problematisk. Chris Jones från SLU har studerat ekologin hos de mycket mångformiga mikrobsamhällen som är inblandade i processen, i en avhandling med både ekologiska och genetiska förtecken.
Kretsloppet mellan atmosfärens kväve och de kväveföreningar som finns i mark och vatten ombesörjs i stor utsträckning av mikroorganismer.
En av nyckelprocesserna i kvävets kretslopp är denitrifikationen, där växttillgängligt mark- och vattenkväve omvandlas till atmosfärisk kvävgas. Denitrifikation kan utföras av en mycket vid krets av mikroorganismer, och kan ses som en ekosystemtjänst, då den avlägsnar överskott av övergödande nitrat. Processen kan emellertid också vara problematisk, dels för att den leder till förluster av värdefull växtnäring från gödslad jordbruksmark, dels för att den i vissa fall leder till utsläpp av den kraftiga växthusgasen lustgas.
Det växande behovet av livsmedel antas leda till en ökad användning av kvävegödsel i jordbruket, och för att kunna utveckla en hållbar resurshushållning måste vi förstå denitrifikationens ekologi.
Chris Jones från SLU har i ett doktorsarbete studerat ekologin hos denitrifikationens mikroorganismer på fyra nivåer: på gen-, populations-, samhälls- och ekosystemnivå. Avhandlingen visar att denitrifikation är en invecklad ekologisk funktion som regleras genom ett samspel mellan miljöfaktorer och de denitrifikationsgener som är spridda i mikrobsamhället. Dessutom visar den att de evolutionära processer som ligger bakom denitrifikationsgenernas mångfald och utbredning har direkt inverkan på denitrifikationen i ett ekosystem.
Nitratets omvandling till kvävgas sker i flera steg, med nitrit, kväveoxid och lustgas som mellanprodukter. När Chris Jones analyserade de denitrifikationsgener som är inblandade visade det sig att varje steg har sin egen evolutionära historia.
Studier av enskilda bakterieindivider visar att denitrifikationsaktiviteten, särskilt bildandet av lustgas, avgörs av ett samspel mellan genetiska faktorer och miljön. En intressant upptäckt var att den uppsättning av denitrifikationsgener som finns i ett denitrifierande bakteriesamhälle i jord kan avgöra om det blir en nettoproduktion eller en nettoförbrukning av lustgas.
Chris Jones avslutande undersökning visar att mångfalden av denitrifikationsgener i ett bakteriesammhälle formas av miljöfaktorer, som salt- eller nitrathalt, inom en bred krets av ekosystem. Fortsatt forskning inom detta forskningsfält kommer att förbättra våra möjligheter att utnyttja denitrifikationen som ekosystemtjänst.
————————————————-
Christopher Jones, institutionen för mikrobiologi, SLU, försvarade sin avhandling Denitrification: From Genes to Ecosystems den 3 december 2010. Opponent var Professor Bess Ward, Princeton University, USA.
Länk till pdf med den fullständiga avhandlingen:
http://diss-epsilon.slu.se:8080/archive/00002376/ [Ref 1]
www-mikrob.slu.se/MECO/ [Ref 2]
Detta och övriga pressmeddelanden från SLU:
http://www.slu.se/sv/om-slu/fristaende-sidor/aktuellt/pressmeddelanden/ [Ref 3]
SLU:s vision är att vara världsledande inom Life Science. Detta blir möjligt genom hög kvalitet och kreativitet inom forskning och utbildning, nyskapande och tongivande miljöanalys, samt att vara en innovativ partner för de gröna näringarna.
Kontaktinformation
Mer information: Christopher Jones, 018-67 32 22, chris.jones@mikrob.slu.se
