北部の沼地におけるメタンの代謝回転ポテンシャルとメタンサイクリング微生物に対する泥炭採掘と回復の影響

標準栄養泥炭地は、認識されている世界の炭素貯水池です。回復と泥炭の再生がなければ、収穫された泥炭地は劇的に変化し、炭素シンク機能を損ない、メタンの代謝回転に影響を与えます。以前の研究では、泥炭の物理化学的特性に対する市販の採掘の影響とメタン代謝回転への影響が決定されました。しかし、メタンの産生と酸化を触媒する基礎となる微生物群集の反応は、これまでのところほとんど注目されていません。Sphagnum sppの復帰により、それを仮定します。収穫後、メタン回転率、および対応する微生物群集は、自然で復元された泥炭地に収束します。私たちの仮説に対処するために、2年連続で積極的に採掘され、放棄され、復元された自然（参照として）の潜在的なメタン産生と酸化速度を決定しました。すべての部位で、MCRAおよびPMOA遺伝子をそれぞれ標的とする定量的PCR（QPCR）アッセイを使用して、メタン生成およびメタノトロフィックの集団サイズを列挙しました。コミュニティ組成のシフトは、MMOX遺伝子のクローニングと配列分析によって補完されたMCRA遺伝子のイルミナMiseQシーケンスとPMOAベースの末端制限フラグメント長多型（T-RFLP）分析を使用して決定されました。泥炭採掘はメタンの代謝回転の可能性に悪影響を及ぼしましたが、復元されたサイトで回収されたレートが回復しました。潜在的な活性の回復は、メタン生成およびメタノトロフィクスの存在量に反映されていました。しかし、微生物群集の構成は変化し、メタノトロパスにとってより顕著になりました。全体として、メタン生成/メタノトロフィック活性の回復と対応する微生物群集の復帰との間の遅れが観察され、メタンサイクリング微生物群集への採掘誘発効果を逆転させるために、より長い期間（15年以上）が必要であることを示唆しました。重要な骨栄養泥炭地は重要な炭素流し台ですが、この環境は重要な温室効果ガスであるメタンの供給源でもあります。泥炭地のメタン放出は、それぞれメタン生成物とメタノトロパスによって触媒されるメタン産生と酸化によって調節されています。メタンサイクリング微生物群集は、天然泥炭地に記録されています。しかし、泥炭採掘に対する彼らの反応と、回復後のコミュニティの回復についてはあまり知られていません。マイニングは、潜在的なメタン産生および酸化速度、およびメタン生成およびメタノトロフィックの豊富さに悪影響を及ぼします。泥炭採掘により、メタンサイクリング微生物群集の組成の変化も誘発されました。それにもかかわらず、Sphagnum sppの復帰により。15年後の復元された部位では、メタン生成およびメタン栄養の活性と人口の豊富さがよく回復しました。しかし、回復はコミュニティの構成に完全に反映されておらず、採掘誘発効果を逆転させるために15年以上が必要であることを示唆しています。

Ombrotrophic peatlands are a recognized global carbon reservoir. Without restoration and peat regrowth, harvested peatlands are dramatically altered, impairing their carbon sink function, with consequences for methane turnover. Previous studies determined the impact of commercial mining on the physicochemical properties of peat and the effects on methane turnover. However, the response of the underlying microbial communities catalyzing methane production and oxidation have so far received little attention. We hypothesize that with the return of Sphagnum spp. postharvest, methane turnover potential and the corresponding microbial communities will converge in a natural and restored peatland. To address our hypothesis, we determined the potential methane production and oxidation rates in natural (as a reference), actively mined, abandoned, and restored peatlands over two consecutive years. In all sites, the methanogenic and methanotrophic population sizes were enumerated using quantitative PCR (qPCR) assays targeting the mcrA and pmoA genes, respectively. Shifts in the community composition were determined using Illumina MiSeq sequencing of the mcrA gene and a pmoA-based terminal restriction fragment length polymorphism (t-RFLP) analysis, complemented by cloning and sequence analysis of the mmoX gene. Peat mining adversely affected methane turnover potential, but the rates recovered in the restored site. The recovery in potential activity was reflected in the methanogenic and methanotrophic abundances. However, the microbial community composition was altered, being more pronounced for the methanotrophs. Overall, we observed a lag between the recovery of the methanogenic/methanotrophic activity and the return of the corresponding microbial communities, suggesting that a longer duration (>15 years) is needed to reverse mining-induced effects on the methane-cycling microbial communities.IMPORTANCE Ombrotrophic peatlands are a crucial carbon sink, but this environment is also a source of methane, an important greenhouse gas. Methane emission in peatlands is regulated by methane production and oxidation catalyzed by methanogens and methanotrophs, respectively. Methane-cycling microbial communities have been documented in natural peatlands. However, less is known of their response to peat mining and of the recovery of the community after restoration. Mining exerts an adverse impact on potential methane production and oxidation rates and on methanogenic and methanotrophic population abundances. Peat mining also induced a shift in the methane-cycling microbial community composition. Nevertheless, with the return of Sphagnum spp. in the restored site after 15 years, methanogenic and methanotrophic activity and population abundance recovered well. The recovery, however, was not fully reflected in the community composition, suggesting that >15 years are needed to reverse mining-induced effects.