洱海湖滨植被带中细菌及脱氮微生物的分布特征

摘要

湖滨带是湖泊保护的重要屏障，其中微生物对于入湖污染物降解起着重要的作用。本研究选择洱海典型湖湾型（沙坪湾）和非湖湾型（周城湾）湖滨带为研究对象，采用Illumina HiSeq高通量测序和荧光定量PCR的方法，对两个湖滨带的乔草植被带（沙坪湾和周城湾湖滨带的乔草植被带分别简称为SQ和ZQ，下同）、挺水植被带（ST和ZT）、沉水植被带（SC和ZC）和无植被带（SW和ZW）中土壤和沉积物中的细菌及脱氮微生物的分布特征进行研究。研究结果表明： （1）沙坪湾和周城湾湖滨植被带中的细菌共有54个门、106个纲、192个目、334个科和503个属被检测到，门水平上主要的细菌类群为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）和酸杆菌门（Acidobacteria）。 （2）周城湾和沙坪湾湖滨植被带的细菌多样性差异较大：沙坪湾湖滨植被带OTUs（Operational taxonomic units）个数从高到底依次为ST（3162）＞SQ（2926）＞SW（2709）＞SC（2427），Shannon指数H′为ST（10.14）＞SQ（9.75）＞SC（9.44）＞SW（9.26）；周城湾湖滨带OTUs个数从高到底依次为ZW（2816）＞ZT（2655）＞ZC（2451）＞ZQ（2047），Shannon指数H′为ZT（9.61）＞ZQ（9.06）＞ZW（8.96）＞ZC（8.70）。 （3）CCA统计分析表明：影响洱海湖滨植被带细菌种群结构的关键理化因子是TP（R2=-0.964）、pH（R2=0.931）和OM（R2=0.956）。 （4）在沙坪湾和周城湾湖滨植被带表层土壤和沉积物中，氨氧化古菌（ ammonia-oxidizing archaea， AOA）的 amoA基因丰度高于氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria，AOB），且沙坪湾湖滨植被带AOA和AOB的amoA基因丰度随着土壤和沉积物深度增加急剧下降，且大部分采样点AOA的丰度高于AOB，数量上的优势增大了AOA成为沙坪湾和周城湾湖滨植被带氨氧化反应主要驱动者的可能性。 （5）在沙坪湾和周城湾湖滨植被带表层土壤和沉积物中，反硝化基因nirK的丰度高于nirS的丰度，且沙坪湾湖滨植被带中nirK和nirS的丰度都随着土壤和沉积物深度的增加急剧下降，且nirK的基因丰度始终高于nirS，数量上的优势说明在洱海湖滨植被带的反硝化过程中nirK比nirS可能发挥着更重要的作用。 （6）影响因子分析表明：AOA的amoA的基因拷贝数量和OM呈显著性正相关（R=0.365，P<0.05），NH3和AOB的amoA的基因丰度呈显著性正相关（R=0.395， P<0.05）；反硝化微生物nirS和nirK的生长受有机质的影响，同时nirS型反硝化微生物还和pH呈显著性正相关，但是对nirK型反硝化细菌没有显著性影响。

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