富營養(yǎng)化湖泊武漢東湖沉積物細(xì)菌多樣性和系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、水體富營養(yǎng)化已成為嚴(yán)重影響我國生態(tài)安全、制約社會經(jīng)濟發(fā)展、降低居民生活質(zhì)量的一大因素。微生物是富營養(yǎng)化水體的分解者，參與了水體氮磷等元素的代謝循環(huán)，然而國內(nèi)關(guān)于富營養(yǎng)化水體微生物多樣性的分子生態(tài)學(xué)研究報道尚少，特定功能微生物群落多樣性研究更少，因此富營養(yǎng)化水體細(xì)菌總?cè)郝浼熬哂刑囟üδ芪⑸锶郝涠鄻有匝芯烤哂兄匾饬x。武漢東湖為一典型富營養(yǎng)化水體，本文以東湖沉積物為研究對象，9月份(2009年)在其4個子湖中心(郭鄭湖、湯菱湖、團湖、廟湖

2、)利用5點取樣法采集沉積物樣品。通過構(gòu)建16S rRNA基因和亞硝酸還原酶基因 (nirS)克隆文庫、限制性片段長度多態(tài)性分析 (RFLP)技術(shù)和測序分析等分子生物學(xué)手段，初步探討了環(huán)境因素與對微生物群落分布的影響，重點考察了沉積物中細(xì)菌群落組成、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)發(fā)育，并研究了在氮循環(huán)過程中具有主導(dǎo)作用的反硝化細(xì)菌微生物多樣性。主要研究結(jié)果如下：
　　 1．關(guān)于富營養(yǎng)化湖泊沉積物細(xì)菌多樣性和系統(tǒng)發(fā)育分析
　　 (1)環(huán)境因子分

3、析表明，T樣點所測定各類參數(shù)均最低；M樣點污染最為嚴(yán)重，具有最高的TN和NH4+濃度；G7和TL樣點相似。DOTUR分析表明，在T樣點，微生物具有最高的多樣性及豐富度指數(shù)，M樣點與G7樣點相似，豐富度及多樣性指數(shù)最低。TN和NH4+濃度可能是影響細(xì)菌微生物總?cè)郝浣Y(jié)構(gòu)及多樣性的重要因素之一。
　　 (2)16S rRNA基因系統(tǒng)發(fā)育分析表明，該生境具有豐富的物種多樣性和種群結(jié)構(gòu)。沉積物細(xì)菌主要涵蓋9個類群：變形菌門 (Proteo

4、bacteria)、酸桿菌門 (Acidobacteria)、擬桿菌門 (Bacteroidetes)、疣微菌門 (Verrucomicrobia)及浮霉菌門 (Planctomycetes)在4個采樣點樣品中都有發(fā)現(xiàn)；綠彎菌門 (Chloroflexi)和厚壁菌門 (Firmicutes)只在T和M兩個采樣點樣品中發(fā)現(xiàn)，泉古生菌 (Crenarchaeota)和廣古生菌 (Euryarchaeota)，只在M采樣點檢測到。計數(shù)統(tǒng)計表明

5、，優(yōu)勢微生物種群依次為：δ-變形菌亞門 (δ-Proteobacteria)、β-變形菌亞門 (β-Proteobacteria)，γ-變形菌亞門 (γ-Proteobacteria)、疣微菌門 (Verrucomicrobia)和酸桿菌門 (Acidobacteria)。
　　 (3)不同生境16S rRNA基因的比較分析表明，東湖沉積物細(xì)菌群落與多種生境微生物具有相似性，與富營養(yǎng)化東平湖和洪湖最為相近。
　　 2．關(guān)

6、于NirS類反硝化細(xì)菌多樣性及系統(tǒng)發(fā)育分析
　　 (1)物種多樣性統(tǒng)計表明，在T樣點，反硝化細(xì)菌多樣性指數(shù)與豐富度指數(shù)最高；相反，M樣點反硝化細(xì)菌物種多樣性及豐富度指數(shù)較低。結(jié)合環(huán)境因子結(jié)果分析表明，東湖沉積物中TN、NH4+和NO3-的濃度可能是影響NirS類反硝化細(xì)菌多樣性和空間分布的重要因素之一。
　　 (2)nirS基因多樣性及系統(tǒng)發(fā)育分析表明，反硝化細(xì)菌具有豐富的系統(tǒng)發(fā)育多樣性。東湖富營養(yǎng)沉積物生境NirS類反