自然环境中的活性氧（ROS）由于其高反应性，可影响多种元素的生物地球化学过程。在ROS普遍存在的含水层波动氧化还原带中，反硝化和DNRA细菌是重要的氮循环功能微生物，其竞争与合作对ROS的响应机制认识较为薄弱。因此，提出ROS（H₂O₂和•OH）也是一种影响地下水氮循环微生物群落（反硝化和DNRA）演变的关键环境因子。通过从地下水样品中分离反硝化和DNRA群落，采用人工地下水进行微宇宙模拟。在接种后，建立不同浓度ROS梯度（低、中、高）。结果发现，ROS抑制了反硝化细菌的生长，导致原本反硝化占据优势生态位的硝酸盐还原过程变为了DNRA占据优势生态位。基于反硝化基因nirS和nirK以及DNRA基因nrfA的转录水平变化，反硝化基因对ROS的抗性相较DNRA来说更低，在中浓度ROS中呈现明显的下降趋势。而nrfA基因的转录水平只有在高浓度（10倍于环境水平）的ROS胁迫下会持续降低。为了探究ROS对反硝化细菌的影响，选择2株典型的反硝化细菌，探究不同种类ROS（H₂O₂和•OH）对反硝化过程和N₂O产生的影响。结果发现，在H₂O₂浓度梯度下，对两株反硝化细菌没有显著影响；而通过亚铁产生的•OH对反硝化细菌的反硝化过程和氧化亚氮的产生都有促进作用。该研究结果拓展了我们对波动氧化还原环境中氮循环微生物不同生态位的理解。
 

地下水、反硝化、DNRA、活性氧、微生物