在解析錳氧化過程中，利用宏基因組分析平臺，發(fā)現(xiàn)錳氧化過程和氨氧化過程存在耦合作用。錳氧化的過程中其實缺乏在濕地中的探索，我們在全國各個城市進行濕地樣本收集。對根際土和非根際土進行宏基因組測序，以及常規(guī)的理化指標(biāo)的測定。

可以看到，宏基因組的測序量大約是3.7個TB。19年底到20年上半年，我的整個服務(wù)器都在跑這個數(shù)據(jù)還沒有跑完。在開發(fā)了基于超算的計算流程和計算軟件后，兩個月內(nèi)完成了所有的計算任務(wù)。簡單分享一下我計算的成果。

我發(fā)現(xiàn)在蘆葦根際中錳氧化物的豐度含量比較高。錳氧化主要是微生物（介導(dǎo)）的，所以我就好奇這個過程中到底有沒有錳氧化基因有一個富集呢?；虻呢S度是通過宏基因測序，然后加上計算獲得的。我在對它進行不同分類比較的時候發(fā)現(xiàn)，根際和非根際錳氧化基因的組成類型其實是不一樣的，植物根際可以顯著的富集幾種類型的錳氧化基因。

除此之外，濕地植物的根際核心微生物和錳氧化的含量，有些微生物是和它呈正相關(guān)的，有些是呈負(fù)相關(guān)的。正負(fù)相關(guān)的這些微生物中，最明顯的功能上的區(qū)別在于：正相關(guān)的這些微生物中有一部分是能夠執(zhí)行氨氧化過程的。同樣的，在人工濕地中我們發(fā)現(xiàn)了錳氧化物和鐵氧化物都是微生物群落結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的驅(qū)動因子，同時，錳氧化物的含量和氨氮濃度之間呈非常顯著的正相關(guān)性。大家都知道氨氧化很大程度上是由微生物（介導(dǎo)）的，尤其是在人工濕地水處理的過程中。在錳的氧化過程中，錳氧化物起到了非常關(guān)鍵的作用。它們二者之間到底有沒有比較強的關(guān)聯(lián)性呢？在生物學(xué)角度，我們對錳氧化基因和氨氧化基因之間進行了線性的回歸分析，分析發(fā)現(xiàn)它們兩個之間有非常強的線性關(guān)系。是不是別的氮轉(zhuǎn)化的過程也和錳氧化的基因有這樣的相關(guān)性呢？我們把剩下的一些氮轉(zhuǎn)化過程的關(guān)鍵基因與錳氧化基因進行了關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)除了氨氧化基因，別的氮轉(zhuǎn)化基因并沒有和錳氧化基因形成顯著的線性相關(guān)性。

我們又通過自建amoA的數(shù)據(jù)庫，把執(zhí)行氨氧化過程的微生物分成氨氧化古菌、氨氧化細(xì)菌和完全氨氧化菌。通過比較分析，我們發(fā)現(xiàn)人工濕地中常規(guī)的水處理環(huán)境中，完全氨氧化菌的比重比較高，高于常規(guī)的氨氧化細(xì)菌，并且錳氧化基因的豐度也與完全氨氧化菌之間呈正相關(guān)性。

對環(huán)境的解析過程，最主要的目的之一是為了把它更好的應(yīng)用于污染治理過程中，在河北省晉州市龍門村，我們搭建了一個人工濕地的中試裝置。面向當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的生活污水，我們在一些人工濕地中人為的向其中加入錳砂，即錳氧化物。我們發(fā)現(xiàn)加入的這部分錳氧化物可以提升氨氮的去除負(fù)荷，同時amoA的豐度也是得到了非常強的提升。