养殖环境微生物群落的动态变化及与水环境的互作

摘要

南美白对虾是当今世界养殖产量最高的三大虾类之一，具有生长快，抗病能力强的特点，已逐渐成为我国南方的主要养殖虾种；鲤科鱼类是鱼类最大的一科，分布很广，我国为世界上鲤科鱼类种类最丰富的国家。养殖环境、肠道微生物群落的结构与水生动物疾病的产生有着十分重要的关联，水生动物的体表、肠道微生物群落的组成结构可以被养殖环境微生物群落所影响，从而影响水生动物的健康。为了探讨养殖环境微生物群落的变化规律，解析南美白对虾、鲤科鱼类疾病的发生与养殖环境、肠道微生物的关系，本研究通过高通量测序技术调查了南美白对虾、鲤科鱼(常规鱼)养殖池塘水体、底泥、肠道微生物群落结构和多样性，探讨了水体、底泥微生物群落与环境因子的互作。
　　1、南美白对虾养殖环境微生物群落动态变化及与水环境的互作
　　对南美白对虾养殖池塘的水体及底泥样品的微生物宏基因组分析显示，在6个不同时期采集的样品中，鉴定到31(8)门、66(19)纲、90(61)目、213(96)科、697(213)属的细菌(真菌)，其中细菌(真菌)有6(15)个属在所采集的样品中均能检测到；同一时间点采集的样品中，底泥中微生物的丰富度和多样性指数值高于水体，各样品中细菌的丰富度和多样性指数值高于真菌。在同一时间采集的水样和泥样中，优势微生物种群的组成和丰度在二类样品中无明显对应关系。水体、底泥中的微生物群落与环境因子间的相关性分析显示，水体中的氨氮(AN)、化学需氧量（COD）、总氮（TN）对水体中细菌种群影响最大；水体中的致病菌假单胞菌属Pseudomonas的丰度与TN、总磷（TP）正相关，与pH负相关，而致病菌气单胞菌属Aeromonas则与pH正相关，与TN、亚硝酸盐（Nitrite）负相关；致病菌黄杆菌属Flavobacterium、益生菌蛭弧菌属Bdellovibrio与TP、COD、pH成正相关，与AN成负相关，益生菌芽孢杆菌属Bacillus则与TP、COD、AN成正相关，与Nitrite成负相关；水体中的水温（WT）、TN和COD对泥样细菌种群的影响最大，泥样中致病菌假单胞菌属Pseudomonas与TN、COD成正相关，和WT成负相关，致病菌气单胞菌属Aeromonas、埃希氏菌属Escherichia与WT成正相关，与TN、COD成负相关，益生菌芽孢杆菌属Bacillus、链球菌属Streptococcus、肠球菌属Enterococcus、拟杆菌属Bacteroides刚好与之相似；致病菌黄杆菌属Flavobacterium与TN、COD正相关，与WT负相关；益生真菌酵母菌属Saccharomyces、曲霉菌属Aspergillus和致病真菌镰刀菌属Fusarium的丰度与TN、Nitrite成显著正相关，与WT显著负相关。
　　2、常规鱼养殖环境微生物群落动态变化及与水环境的互作
　　对常规鱼养殖池塘的水样和泥样分析结果显示，在5个不同时期采集的水样中，鉴定到26门、57纲、73目、148科、380属的细菌；在3个不同时期采集的泥样中，鉴定到33门、68纲、90目、203科、648属的细菌，其中18个细菌属在3个同时采集的水样和泥样中均检测。同一时间点采集的泥样中，细菌群落的多样性指数值始终高于水样。在同一时间采集的水样和泥样中，优势细菌种群的组成和丰度在二类样品中没有明显的对应关系。水体中细菌群落与环境因子间的相关性分析显示，影响水体中细菌种群的水质因子主要是COD、pH和WT，水体中致病菌假单胞菌属Pseudomonas的丰度与TN、TP成正相关，与pH值成负相关，而致病菌气单胞菌属Aeromonas则与pH成正相关，与TN、Nitrite成负相关；益生菌芽孢杆菌属Bacillus、致病菌黄杆菌属Flavobacterium与TP、COD成正相关，与Nitrite成负相关。
　　3、养殖水体微生物群落对鲤鱼、鲢鱼肠道菌群结构的影响
　　对养殖池塘水体、鲤鱼、鲢鱼肠道微生物的宏基因组分析结果显示，在2个不同时间点采集的水样中，鉴定到25门、48纲、72目、153科、376属的细菌；在2014年4月28日、7月11日采集的鲤鱼肠道样品中，共鉴定到24门、47纲、68目、157科、415属的细菌，在2014年7月11日采集的鲢鱼肠道样品中，鉴定到15门、29纲、40目、80科、133属的细菌。在检测的水样中，变形菌门Proteobacteria、蓝细菌门Cyanobacteria/Chloroplast、放线菌门Actinobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes和疣微菌门Verrucomicrobia是主要优势门（＞10％）；在鱼肠道中，变形菌门Proteobacteria、蓝细菌门Cyanobacteria/Chloroplast、厚壁菌门Firmicutes、疣微菌门Verrucomicrobia、浮霉状菌门Planctomycetes是主要优势门，水样和肠道的优势细菌群的差异较小。鲤鱼-7中，Spartobacteria_genera_incertae_sedis的丰度最高，其次则是未分类Unclassified属、GpIIa、巴斯德氏菌属Pasteuria，在鲢鱼-7中，未分类Unclassified属的丰度最高，其次是Spartobacteria_genera_incertae_sedis。在2014年7月11日所采集的水样、鲤鱼和鲢鱼肠道样品中均可检测到的细菌有64个属，代表了所采集的样品总细菌群落丰富度的18.36％；在2014年4月28日、2014年7月11日所采集的水样和鲤鱼肠道样品中均可检测到的细菌71个属，代表了所采集的样品总细菌群落丰富度的12.31％；2014年4月28日采集的鲤鱼肠道中细菌群落的丰富度为所有样品中最高。在水样和肠道样品中可检测到的潜在致病性细菌有气单胞菌属Aeromonas、假单胞菌属Pseudomonas、黄杆菌属Flavobacterium、克雷伯氏菌属Klebsiella和弧菌属Vibrio。
　　研究结果加深了对养殖水体、底泥、水生动物肠道间微生物种群相互影响的理解，为通过调控环境因子改善养殖环境中的微生物群落结构、抑制致病微生物，减轻南美白对虾、常规鱼传染病的发生提供了线索。

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目录

第一章 文献综述

1养殖环境及鱼肠道微生物的多样性

2高通量测序法在环境微生物生态研究中的应用

参考文献

第二章 研究目的与研究内容

1 研究目的

2 研究内容

3. 技术路线

第三章 南美白对虾养殖环境微生物群落的动态变化及与水环境的互作

1 实验材料

2 方法

3 结果与分析

4 讨论

参考文献

第四章 常规鱼养殖环境细菌群落的动态变化及与水环境的互作

1 实验材料

2 方法

3 结果与分析

4 讨论

参考文献

第五章 养殖水体微生物群落对鲤鱼、鲢鱼肠道菌群结构的影响

1 实验材料

2 方法

3 结果与分析

4 讨论

参考文献

结论

攻读硕士学位期间发表的学术论文

缩略词表

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