高通量测序技术分析两种养殖模式水环境菌群结构

摘要

生物絮凝（biofloc technology,BFT）主要是由微生物群落、浮游动植物、有机碎屑和一些聚合物相互絮凝而成的细菌团，是当前比较先进的技术之一。微生物在养殖水体中扮演着非常重要的角色，不仅可以作为分解者，还可以是消费者和生产者，在生物絮凝技术中主要通过其转化和粘附作用对生态系统发挥效用。微生物研究方法随着时间的推移不断变化，由最初的传统培养法到目前的二代测序技术，使研究结果更准确更全面。本文主要通过高通量测序技术结合Biolog-ECO技术对生物絮凝水产养殖中微生物菌群结构进行研究，主要分为以下几个方面： 1.凡纳滨对虾-生物絮凝池塘养殖系统细菌数量变动与群落功能多样性研究 采用平板菌落计数法和Biolog-ECO技术对生物絮凝池塘养殖（BFT）和传统池塘养殖（Control）模式水体和底泥中微生物群落功能多样性进行探讨。结果表明，两种养殖模式，异养菌数量变化趋势一致，水体中为先上升后下降，末期数量高于前期。底泥中为波动上升，末期BFT组异养菌多于Control组。底泥和水体中弧菌数量变化趋势一致，为先上升后下降，两组池塘无显著差异。养殖初期，BFT组微生物碳代谢活性低于Control组，随着养殖时间延长，养殖末期BFT组碳代谢活性高于Control组，Shannon、Simpson和McIntosh指数为BFT>Control，养殖中期>养殖初期>养殖末期。养殖末期，水体和底泥中微生物对氨基酸和多聚物代谢高于其他碳源；底泥微生物对芳香类代谢几乎为零，具有显著偏好性。总体来看，养殖时期对微生物群落影响高于养殖模式。 2.高通量测序技术分析凡纳滨对虾-生物絮凝池塘养殖系统微生物菌群结构 采用高通量测序技术对生物絮凝池塘养殖系统菌群结构进行分析。结果表明，水体和底泥中微生物群落结构变化情况基本相同，优势菌群相似，养殖时期对菌群结构变化影响大于养殖模式。养殖初期和末期菌群结构相似，存在显著优势菌，养殖中期各细菌数量较平均。门的分类水平：拟杆菌门（Bacteroidetes）和变形菌门（Proteobacteria）为优势菌；纲的分类水平：鞘脂杆菌纲（Sphingobacteria）为优势菌；属的分类水平：土地杆菌属（Pedobacter）为优势菌。 3.异位式生物絮凝养殖模式中细菌数量变动与群落功能多样性研究 采用平板菌落计数法和Biolog-ECO技术对水力停留时间（hydraulic retention time，HRT）2、4、6小时异位式BFT养殖系统和原位式BFT养殖系统中微生物群落功能多样性进行研究。结果表明，异养菌数量均呈上升趋势，弧菌数均为先上升后下降。BFT原位组和HRT4h组碳代谢活性逐渐上升；HRT2h组保持稳定；HRT6h组先下降后上升，养殖末期为：BFT原位组>HRT2h>HRT4h≈HRT6h，异位组基本一致。养殖初期不同组对单类碳源代谢差异较大，养殖末期趋于一致，对多聚物和胺类代谢较多。养殖末期，原位组丰富度较初期升高8%，均一性升高70.6%，异位组均一性升高67.8%。 4.高通量测序技术分析异位式生物絮凝养殖系统微生物菌群结构 采用高通量测序技术对异位式BFT养殖系统菌群结构进行分析。结果表明，BFT原位组和异位组微生物群落组成差异显著，异位组之间差异不大；过滤后养殖水体中菌群结构单一。各处理组优势菌相同：门的分类水平上，优势菌为：梭杆菌门（Fusobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）；纲的分类水平上，优势菌为梭杆菌纲（Fusobacteria）和α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）；属的分类水平上，优势菌为鲸杆菌属（Cetobacterium）。

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引言

1.1养殖模式

1.2 微生物群落研究

1.3 微生物群落研究方法

1.4 研究内容

第二章 凡纳滨对虾-生物絮凝池塘养殖系统细菌数量变动与群落功能多样性研究

2.1 实验材料与方法

2.2 结果

2.3 讨论

第三章 高通量测序技术分析两种池塘养殖水环境中菌群结构

3.1 实验材料与方法

3.2 结果

3.3 讨论

3.4 本章小结

第四章 异位式生物絮凝养殖模式中细菌数量变动与群落功能多样性研究

4.1 实验材料与方法

4.2 结果

4.3 讨论

第五章 高通量测序技术分析异位式生物絮凝养殖模式中菌群结构

5.1 实验材料与方法

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

参考文献

致谢