不同海洋环境中微生物群落结构的研究与比较

摘要

海洋覆盖了地球表面的70.8％，承担了大约2/3的全球生态价值。水深1000m以上的深海，蕴含着丰富的微生物资源。对海洋环境中微生物群落结构的研究有助于我们了解微生物的多样性与生态系统功能之间的关系、微生物在全球的气候调节和物质循环过程中的作用。
　　 本研究利用Real-time PCR及454高通量测序技术调查了各大洋的深海沉积物、Guaymas Basin的热液样品及Gulf of Cadiz泥火山形式的冷泉样品中微生物的群落结构。定量分析发现Guaymas Basin的热液样品中微生物的含量比大洋沉积物中微生物的含量约高出二个数量级，同一样品中细菌的含量要比古菌的含量高一个数量级。古菌的群落结构分析显示：大洋的15个深海沉积物样品的群落结构相似，都以MGI为主导类群；ANME-1在两个Guaymas Basin的热液样品中都具优势，但MCG在不含油的样品中也大量存在，甚至比ANME-1更具优势，而在含油特别多的样品中却只有极微量的存在；MCG、ANME-1和Thermoplasmatales为Gemini泥火山样品的优势类群，而Ginsburg泥火山样品的优势菌群为Thermoplasmatales、MG I、MCG和ANME-1。细菌的群落结构分析显示：大洋的10个深海沉积物样品的群落结构较相似，多样性丰富，菌群分布平均，无特别优势菌群；两个Guaymas Basin的热液样品的群落结构差异很大，不含油的样品以Bacteroidetes为主导类群，含油特别多的样品中Bacteroidetes，De ltaproteobacteria和Epsilonproteobacteria都大量仔在；Gulf of Cadiz的两个泥火山样品的群落结构也有很大差异，Ginsburg泥火山样品以Gammaproteobacteria为主导类群，Gemini泥火山样品以Epsilonproteobacteria为主导类群。
　　 另外，本研究还采用相同的方法研究了Captain Arutyunov泥火山样品在同一生物反应器中富集了不同天数的两个Slurry样品和反应器混合池中ASW样品的微生物群落结构。两个Slurry样品的古菌群落结构非常相似，都以Methanosarcinales和Thermoplasmatales为王导菌群，Methanosarcinales中的ANME-2可以进行甲烷厌氧氧化作用；Slurry样品的细菌类群以Gammaproteobacteria和Bacteroidetes为优势菌群，ASW样品的细菌多样性较低，Bacteroidetes，Gammaproteobacteria和Deltaproteobacteria占据了细菌总量的96%。
　　 综上，本论文对三种典型的海洋环境中微生物的群落结构进行了研究与比较，发现不同海区的深海沉积物中微生物群落结构相似，而三种海洋环境中微生物的群落结构有很大不同；证明了反应器成功地对甲烷厌氧氧化古菌进行了富集，为研究这一过程找到了更好的研究材料。