珠江口海水和遼河口沉積物中微生物豐度及群落結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、因微生物幾乎能參加所有的生物地球化學(xué)循環(huán)，對微生物多樣性進行研究，探討微生物群落的分布及其變化，有助于加深對生物地球化學(xué)循環(huán)的認識。本文對珠江口水體中的細菌豐度、細菌生產(chǎn)力和固碳基因多樣性以及遼河口沉積物中的古菌豐度、群落結(jié)構(gòu)進行了詳細描述，分析了影響微生物群落變化的環(huán)境因素，為進一步了解微生物所介導(dǎo)的地球化學(xué)反應(yīng)提供了理論依據(jù)。
　　本文以2014年8月珠江口海水樣品為研究對象，利用平板計數(shù)法和流式細胞儀對珠江口表層和垂直海域可

2、培養(yǎng)細菌和細菌總數(shù)分布狀況進行研究，測定細菌生產(chǎn)力，并結(jié)合環(huán)境因子進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：從珠江口到南海北部海域，水平方向上可培養(yǎng)細菌總數(shù)變化范圍是3.70×102~1.42×103 CFUs/ml，細菌總數(shù)變化范圍是5.12×105~1.61×106 cells/ml，細菌生產(chǎn)力的變化范圍是0.03~0.40 mg/m3/h；垂直方向上，可培養(yǎng)細菌的變化范圍是1.08×103~9.00×103CFUs/ml，細菌生產(chǎn)力變化范圍是0.

3、01~0.08 mg/m3/h，其中表層海水中的細菌生產(chǎn)力明顯高于底層。與環(huán)境因子的相關(guān)性分析表明，水平方向上，影響珠江口表層海水細菌總數(shù)和細菌生產(chǎn)力的主要因素是溫度、鹽度、硝酸鹽、硅酸鹽、亞硝酸鹽和磷酸鹽（ P<0.05）；垂直斷面水域，影響珠江口可培養(yǎng)細菌總數(shù)的主要因素是亞硝酸鹽（P<0.05），影響細菌生產(chǎn)力的主要影響因子是溫度和鹽度(P<0.05)。可見，珠江口表層海水中細菌總數(shù)高于可培養(yǎng)細菌總數(shù)2~3個數(shù)量級，表明該海域表層海

4、水存在大量不可培養(yǎng)細菌；細菌的生命活動在海水表層相較底層更為活躍。為揭示珠江口表層海水中，參與卡爾文循環(huán)的固碳基因多樣性及其與環(huán)境因子的關(guān)系，本研究以卡爾文循環(huán)中的關(guān)鍵酶核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RubisCO)的Ⅰ、Ⅱ型基因（cbbL,cbbM）作為分子標記，采用illumina Miseq高通量測序技術(shù)對海水中的固碳基因多樣性進行分析，并結(jié)合多元統(tǒng)計分析的方法，探討了固碳基因多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果顯示，在珠江口表層

5、海水中，含 cbbL固碳基因的細菌類群主要歸屬于變形菌門（Proteobacteria）、藍藻門（Cyanobacteria）和厚壁菌門（Firmicutes），其中優(yōu)勢亞群分別是γ-變形菌亞門(45.3％)、藍細菌(30.9%)和β-變形菌亞門(23.8%)；而含cbbM基因的固碳菌群未檢測到；近岸的 A9站位與其他站位物種組成有一定的差異，異著色菌屬（Allochromatium）、硫桿菌屬（Thiobacillus）和硫單胞菌屬（

6、Thiohalomonas）為其特有菌屬；相關(guān)性和冗余分析（RDA）結(jié)果顯示，含cbbL基因的固碳基因豐度與水溫(WT)、鹽度呈顯著負相關(guān)（P<0.01），與硝酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽呈顯著正相關(guān)（P<0.01）。為揭示遼河口沉積物中古菌豐度和群落結(jié)構(gòu)，本研究以熒光定量和illumina Miseq高通量測序的方法，探討了遼河口鹽度梯度下古菌豐度、群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的變化。結(jié)果表明：在遼河口水域，古菌16S rRNA基因豐度的分布范圍是5

7、.1×105~3.8×106copies/g，表明遼河口沉積物中分布大量的古菌類群；古菌豐度與溫度和鹽度顯著正相關(guān)（P<0.05），與NO3-和SiO32-顯著負相關(guān)（P<0.05），表明影響古菌豐度分布的主要因素是溫度、鹽度、NO3-和 SiO32-。遼河口沉積物中，主要古菌類群是奇古菌（Thaumarchaeota,69.43%）和廣古菌（Euryarchaeota,28.63%)，鹽度和溫度是影響遼河口古菌群落結(jié)構(gòu)的的主要因素，在