象山港網(wǎng)箱大黃魚養(yǎng)殖區(qū)浮游細菌群落及動態(tài)變化研究.pdf

1、近年來，海水網(wǎng)箱數(shù)量和養(yǎng)殖密度的增加已導(dǎo)致了象山港養(yǎng)殖區(qū)水體質(zhì)量的下降，但目前仍缺乏敏感的指標來評價近海養(yǎng)殖對環(huán)境的影響。浮游微生物在近海生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中發(fā)揮著重要作用，群落變異可以綜合全面地反映環(huán)境擾動。我們利用高通量測序技術(shù)研究了象山港網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)浮游細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性，初步揭示浮游細菌群落對養(yǎng)殖活動的響應(yīng)特征。此外，由于浮游細菌群落在時間上的高度變異，但在一定時間尺度上具有可預(yù)測性，為此我們在時間尺度上（歷時558天

2、）研究了象山港養(yǎng)殖大黃魚網(wǎng)箱中浮游細菌群落分布和動態(tài)變化，探索浮游細菌群落在時間上的演替規(guī)律和養(yǎng)殖活動對浮游細菌群落結(jié)構(gòu)和演替速率的影響。最后通過研究在養(yǎng)殖水體中存在形式不同的兩類浮游細菌—顆粒結(jié)合態(tài)和自由態(tài)浮游細菌，通過比較兩者的群落結(jié)構(gòu)差異，初步推測浮游細菌類群在養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用。主要研究結(jié)果如下：
　　1.本部分研究選取象山港網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)和非養(yǎng)殖區(qū)的表、中、底不同水深的水樣為研究對象，利用454焦磷酸測序技術(shù)測定細菌1

3、6S rRNA基因 V1-V3可變區(qū)，研究浮游細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性。結(jié)果表明，網(wǎng)箱養(yǎng)殖活動改變了附近區(qū)域水體的理化性質(zhì)，如化學(xué)需氧量濃度顯著高于非養(yǎng)殖區(qū)域（t檢驗，P=0.004），同時顯著地改變了浮游細菌的群落結(jié)構(gòu)（P=0.023），但水深對細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性無顯著影響。擬桿菌（Bacteroidetes，P=0.006）和放線菌（Actinobacteria，P=0.015）的平均相對豐度從網(wǎng)箱區(qū)到非養(yǎng)殖區(qū)顯著降低，而γ-變形菌（

4、Gammaproteobacteria，P=0.038）則顯著增加。γ-變形菌、α-變形菌（Alphaproteobacteria）和擬桿菌是造成網(wǎng)箱區(qū)和非養(yǎng)殖區(qū)群落差異的主要類群，對群落差異的總貢獻率達到45.0％。影響細菌群落組成的主要環(huán)境因子有化學(xué)需氧量、磷酸鹽、銨鹽和總有機碳，共解釋38.2%的群落變異。
　　2.本部分研究選取象山港大黃魚網(wǎng)箱和航道（非網(wǎng)箱區(qū)）的水體為研究對象，利用454測序技術(shù)研究了歷時558天水體中浮

5、游細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的變化特征。結(jié)果表明，象山港養(yǎng)殖大黃魚網(wǎng)箱和航道水體中主要的細菌類群（門水平）為變形菌（Proteobacteria）、放線菌、擬桿菌、浮霉菌（Planctomycetes）、藍細菌（Cyanobacteria）和SAR406，共占細菌總序列數(shù)的94.6%。浮游細菌群落結(jié)構(gòu)具有明顯的季節(jié)性演替特征，其中采樣時間對細菌群落結(jié)構(gòu)變異的解釋度為7.5%（P=0.001），養(yǎng)殖活動解釋1.6%（P=0.776）的群落變異。

6、然而，養(yǎng)殖活動和采樣時間對細菌群落α多樣性無顯著影響。細菌群落結(jié)構(gòu)變異與水溫、鹽度、總磷和硝酸鹽等環(huán)境因子顯著相關(guān)。浮游細菌群落變異在時間上符合群落相似性-時間衰減模型：S=0.395×Tw（S代表群落距離，T表示采樣的時間的間隔，w表示群落隨時間的周轉(zhuǎn)速率），其中網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)和對照區(qū)的周轉(zhuǎn)速率分別為0.034和0.035。
　　3.本部分研究選取象山港大黃魚網(wǎng)箱水體中在形式不同的兩類浮游細菌—顆粒結(jié)合態(tài)和自由態(tài)浮游細菌，利用高通量

7、測序技術(shù)研究兩者的群落差異。結(jié)果表明，顆粒結(jié)合態(tài)細菌和自由態(tài)細菌的群落結(jié)構(gòu)差異顯著，且顆粒結(jié)合態(tài)細菌群落的多樣性較高。α-變形菌（Alphaproteobacteria，81.78%）是顆粒結(jié)合態(tài)和自由態(tài)細菌群落中最主要的門水平細菌類群。此外，隸屬于紅細菌科（Rhodobacteraceae）（9個OTUs）、遠洋桿菌科（Pelagibacteraceae）（1個OTU）和黃桿菌科（Flavobacteriaceae）（1個OTU）的1