湖泊細(xì)菌基因多樣性的T-RFLP和16S rDNA克隆文庫(kù)研究.pdf

1、淡水生態(tài)系統(tǒng)中,細(xì)菌是有機(jī)質(zhì)分解礦化,C、N、P、S等生源要素生物地球化學(xué)轉(zhuǎn)化的主要參與者,其在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中起著關(guān)鍵作用。然而由于環(huán)境中的細(xì)菌存在不同程度的復(fù)蘇障礙,傳統(tǒng)的分離純化培養(yǎng)方法嚴(yán)重的制約了人們對(duì)環(huán)境中細(xì)菌組成的認(rèn)識(shí)。現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,使得人們對(duì)各種生境中細(xì)菌群落基因多樣性的研究取得了重要進(jìn)展。研究表明富營(yíng)養(yǎng)化所導(dǎo)致的藍(lán)藻水華頻繁暴發(fā),嚴(yán)重削弱了湖泊的生態(tài)功能。然而藍(lán)藻水華對(duì)湖泊中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能的影響特征和

2、作用機(jī)制尚不完全清楚。
　　 本研究選取藍(lán)藻水華頻發(fā)的典型富營(yíng)養(yǎng)化淺水湖泊太湖、巢湖、滇池、星云湖,采用基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)的分子指紋圖譜技術(shù)——限制性末端片段多態(tài)性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)分析細(xì)菌群落組成和動(dòng)態(tài)變化,采用構(gòu)建細(xì)菌的核糖體16S rRNA基因文庫(kù)(16S rDNA

3、 clone library)的方法,分析湖泊細(xì)菌群落主要的建群種。同時(shí)運(yùn)用T-RFLP和構(gòu)建克隆文庫(kù)的方法研究湖泊細(xì)菌的種群組成和基因多樣性,可以在比較細(xì)菌群落基因組成的基礎(chǔ)上,對(duì)其中主要的種類進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析。
　　 通過對(duì)各個(gè)樣品的T-RFLP分析,在太湖、巢湖、滇池、星云湖的浮游細(xì)菌和附著細(xì)菌中共檢測(cè)到129個(gè)特異的限制性末端(terminal restrictionfragments,T-RFs)。采用非加權(quán)組平均法(

4、unweighted pair-group method witharithmetic means,IJPGMA)對(duì)各樣品的T-RFLP圖譜進(jìn)行聚類分析。結(jié)果顯示滇池和星云湖的浮游細(xì)菌和附著細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異,而太湖和巢湖浮游細(xì)菌和附著細(xì)菌間未發(fā)現(xiàn)明顯的區(qū)別。此外,同一湖泊內(nèi)樣品間浮游細(xì)菌基因組成的相似性高于不同湖泊樣品間浮游細(xì)菌的相似性,上述規(guī)律也同樣存在于湖泊間附著細(xì)菌基因組成的相似性。同時(shí),對(duì)各湖中的浮游細(xì)菌和附著細(xì)菌多樣性

5、指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù))進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)除星云湖外,其它3個(gè)湖泊的浮游細(xì)菌和附著細(xì)菌的多樣性指數(shù)存在顯著的差異,而且浮游細(xì)菌的基因多樣性顯著高于附著細(xì)菌。
　　 選取部分樣品構(gòu)建克隆文庫(kù),共獲得653個(gè)16S rRNA基因序列。通過與GenBank中已有序列的比對(duì)(blast),發(fā)現(xiàn)太湖、巢湖、滇池、星云湖中細(xì)菌的主要類群為:變形菌(Proteobacteria)的α-、β-和

6、γ-亞綱(alpha-,beta-,and gammasubdivision)、聚球藍(lán)細(xì)菌(Synechococcus),放線菌(Actinobacteria)、擬桿菌(Bacteriodetes)、浮霉菌(Planctomycetes)。對(duì)各主要類群所占比例分析,發(fā)現(xiàn)在有聚球藍(lán)細(xì)菌存在的情況下,γ-proteobacteria、β-proteobacteria含量相對(duì)較少。浮游細(xì)菌細(xì)菌所特有的物種為α-proteobacteda中的未

7、知種屬,擬桿菌中的黃桿菌科,γ-proteobacteria中的弧菌目和氣單胞菌目、軍團(tuán)桿菌的Legionellaceae、γ-proteobacteria的未知種屬。附著細(xì)菌特有的物種是叢毛單胞菌科的Acidovorax、產(chǎn)堿菌科,γ-proteobacteria中的假單胞菌科、軍團(tuán)桿菌的Coxiellaceae,δ-proteobacteria的黏球菌目。
　　 綜上,通過對(duì)不同湖泊浮游細(xì)菌和附著細(xì)菌群落組成和基因多樣性的比