黄河口潮间带泥滩环境微生物群落特征研究

摘要

黄河口潮间带泥滩处于海陆交汇的过渡地带,在海陆理化因子交替作用下环境复杂多变。微生物作为泥滩环境生态系统重要的组成部分,其微生物群落结构特征与环境因子的作用密不可分。本文于2012年5月、8月、11月和2013年3月对黄河口潮间带区域进行了调查,研究其细菌总数和微生物活性分布特征,并对特定功能微生物展开调查,其次利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析方法,研究黄河口潮间带泥滩环境中微生物的结构多样性、种群丰富度及种群结构的动态变化规律。研究结果如下。
　　(1)细菌总数在2012年8月、2012年11月和2013年3月三个月份中变化范围分别为0.71×104~8.07×104cells/g dry sedime nt、0.84×104~2.04×104cells/g dry sediment和0.80×104~2.61×104cells/g dry sediment,平均值分别为3.18×104cells/g dry sedime nt、1.29×104cells/g d ry sedime nt和1.49×104cells/g dry sedime nt;2012年8月细菌总数向远离岸边的方向呈现先增大后减少的趋势,2012年11月由北向南四个断面呈现依次递增的趋势,2013年3月随断面不同变化趋势有所区别;温度是影响细菌总数变化的最主要因素。黄河口潮间带泥滩环境中的总菌数量总体较低,表层植被的覆盖情况是一个较为重要的影响因素。
　　(2)微生物活性在2012年8月、2012年11月和2013年3月三个月份中变化范围分别为1.85~2.53μg/g dry sedime nt、1.80~2.04μg/g dry sediment和1.67~1.92μg/g d ry sedime nt,平均值分别为2.20μg/g dry sediment、1.88μg/g d ry sedime nt和1.78μg/g dry sedime nt;2012年8月微生物活性向离岸方向呈现先增大后减小的趋势;2012年11月和2013年3月不同断面间微生物活性无显著波动;
　　(3)特征功能菌方面,硫酸盐还原菌数量明显高于氨化细菌和铁细菌,是数量较多的微生物种类(群落),硫酸盐还原菌在2012年8月种类数量最多为3.19~3.59×104 cells/g dry sedime nt,氨化细菌数量总体偏少,仅在2012年8月份有比较明显的检出;其中2012年11月份除个别站位外,三种细菌检出很少;
　　(4)黄河口潮滩微生物群落结构具有明显的时空分布特征,PCR-DGGE指纹图谱技术能够反映黄河口潮滩微生物的群落结构分布特征,利用该手段能够有效的得出关于该地区微生物的一些特征信息;泥滩环境表层沉积物 DN A的PCR-DGGE指纹图谱及条带显示,表层沉积物细菌的多样性较为丰富,条带重复出现的次数不高,各个站位存在一定差异;优势条带测序结果显示,该地区优势菌种类属于变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和异常球菌-栖热菌门(Deino coccus-Ther mus),其中拟杆菌门最多。垂直方向上该地区垂向分布优势菌种类属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bac teroid etes),其中变形菌门最多。黄河口潮滩沉积物微生物群落结构随季节的变化特征表现为除D2断面外基本上在相近季节时差异减小,相似度较高,季节间隔越远,差异越大。温度对于微生物种群具有一定的筛选作用,温度变化可能引起微生物种群的交替变化。细菌总数和微生物活性与温度均呈现较显著的正相关关系(r=0.4828,0.7327)。
　　(5)冗余分析(RDA)研究微生物群落结构和环境因子间的关系,表明温度、叶绿素a、粒度、盐度和有机碳都是影响微生物群落结构分布的重要因素。影响黄河口潮滩微生物群落结构分布特征的首要因素是地理位置,其次是温度,潮汐的影响作用相对较小。表层植被的覆盖情况导致微生物群落水平分布上的较低相似度;而垂直分布上相邻深度相似度较高,环境随深度变化,导致表层和底层的较大差别;黄河口潮滩细菌总数和微生物活性与粒度的研究结果表明,粒度对微生物的影响较弱(r=0.2005,0.3541);对黄河口细菌总数和微生物活性的研究表明,二者均与叶绿素a含量呈现负相关(r=0.3589,0.5394),后者比前者显著。

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1绪论

1. 1研究目的和意义

1. 2研究进展

1.2.1海洋微生物的分布特征

1.2.2 微生物分布的影响因素

1.2.3 微生物与有机碳循环

1.2.4 微生物研究方法

1. 3黄河口概况

1.3.1 自然环境

1.3.3 温盐

1.3.4 溶解氧

1.3.5 营养盐和重金属

1.3.6 粒度

1.3.7 有机碳

1.3.8 初级生产力与消费者

1.3.9 微生物

1. 4本文研究内容及创新点

2研究区域和实验方法

2. 1研究区域和站位设置

2. 2样品采集与保存

2. 3 分析方法

2.3.1 叶绿素a

2.3.2 细菌总数计数方法

2.3.3 微生物活性测定方法

2.3.4 特征功能菌测定方法

2.3.5 DNA的提取与扩增

2.3.6 PCR产物的变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析条件

2.3.7 电泳图谱分析

2.3.8 细菌16S rRNA基因测序

2.3.9 冗余分析(Redundancy Analysis，RDA)

3结果与讨论

3. 1黄河口潮滩细菌总数的时空分布

3. 2黄河口潮滩微生物活性的时空分布

3. 3黄河口潮滩特征菌的时空分布

3. 4黄河口潮滩沉积物微生物群落结构特征

3.4.1 黄河口潮滩沉积物微生物群落结构的水平分布特征

3.4.2 黄河口潮滩沉积物微生物群落结构的垂直分布特征

3.4.3 黄河口潮滩沉积物微生物群落结构的季节变化特征

3. 5讨论

3.5.1 黄河口潮滩微生物群落结构特征与粒度的关系

3.5.2 黄河口潮滩微生物群落结构特征与有机碳的关系

3.5.3 黄河口潮滩微生物群落结构特征与叶绿素a的关系

3.5.4 黄河口潮滩生物类型对微生物群落特征的影响

3. 6黄河口潮滩微生物群落结构分布的R DA分析

3.6.1 环境因子对水平分布的影响分析

3.6.2 环境因子对垂直分布的影响分析

4结论

参考文献

致谢

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