【作者】 刘倩纯
【关键词】 rDNA 454高通量测序 鄱阳湖 细菌多样性 DGGE 16S
【导师姓名】吴兰
【学位名称】硕士
【学位年度】2013
【授予单位】南昌大学
【分类号】 Q938.8
【录入时间】2017-05-14
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【摘要】本研究对鄱阳湖2010年10月和2011年5月两季度10个典型样地(湖口、北主湖区星子、南主湖区松门山、修河入湖口、赣江北支入湖口、饶河入湖口、南矶山碟形湖区、抚河入湖口、信江入湖口及三江口)的表层水体理化参数进行了测定,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术和高通量测序的分子生物学手段,对细菌群落结构组成和变化进行了研究,并利用多维分析方法分析了环境-物种之间的关系,结果如下：a.鄱阳湖各样地表层水体在2010年10月和2011年5月份COD、TN、TP等营养盐含量均较高,且达到了富营养化水平,2011年5月部分样地的COD含量甚至达到了极富营养化水平。鄱阳湖水体营养盐不同季节存在显著的时空差异性。2010年10月鄱阳湖水体COD、TN、NH4+-N、 NO3--N含量和TN/TP均显著低于2011年5月,但其TP、Chl-a含量则显著高于2011年5月。空间上,2010年10月饶河样地水体的氮磷含量均显著高于其它样地,赣江北支和南矶山样地水体碳氮磷含量较低。2011年5月湖口样地水体的氮营养盐及有机物含量较高,修河入湖口水体氮磷含量在全湖处于较低水平。两季度中南矶山碟形湖水体的Chl-a均为全湖最高,且与其他样地差异显著。此外,主成分分析结果显示,影响鄱阳湖水质的理化环境因子主要为溶氧率、透光度和电导率。b.鄱阳湖水体重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量在不同季节间差异显著,在同季节的不同样地中,Pb与Cd的含量均差异显著,而Cu、Zn的含量没有明显差异。鄱阳湖2010年10月水体Cu、Zn含量显著高于2011年5月,而Pb含量则低于2011年5月。鄱阳湖两季度Cu含量均在修河入湖口和饶河入湖口较高,Pb含量在主湖区较高,信江入湖口较低；Cd的含量在信江与饶河入湖口均较高,在南矶山样地较低；2010年10月Zn含量为修河入湖口较高,湖口较低,但在2011年5月呈现相反变化趋势。重金属在全湖的平均含量除了2011年5月份Pb较高外,其它重金属在两个季节的含量均符合国家渔业水质标准要求。相关性分析结果显示,两季度的Cu与Zn相关性均较大,环境因子对重金属富集影响较小。c.鄱阳湖表层水体细菌群落丰富度及多样性均较高,在不同样地及不同季节均有较大的差异。2010年10月细菌物种丰富度、均匀度及多样性在抚河入湖口和南矶山样地较高,在南北主湖区和湖口样地较低。2011年5月赣江北支入湖口的细菌物种丰富度、多样性及均匀度最高,其次是湖口样地、南北主湖区和抚河入湖口样地。而三江口样地、修河入湖口样地的细菌物种丰富度、多样性及均匀度在全湖中处于较低水平。与2010年10月相比,全湖细菌群落丰富度除在湖口样地、南北主湖区及赣江北支入湖口有所增加外,在其它样地均有所降低；细菌群落多样性在南矶山样地、抚河、信江及三江口样地有所降低,但其它样地的细菌群落多样性均有较大幅度的增加。d.鄱阳湖细菌群落DGGE图谱聚类分析结果显示：鄱阳湖表层水体细菌群落在各样地间的相似性不尽相同,样地聚类主要受空间距离远近和营养盐含量高低的影响。综合2010年10月和2011年5月两季节来看,湖口与主湖区、赣江北支入湖口几个样地间的细菌群落相似性较高,而三江口样地和信江入湖口样地间的细菌群落相似性较高。进一步的PCA研究结果显示,鄱阳湖表层水体细菌群落主要受氮营养盐、水体有机质、水体电导率及重金属Pb的影响,其中电导率和重金属Pb是较显著的影响因子。e.鄱阳湖细菌群落在全湖中按照含量高低共分属下列已知的19个门：变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、疣微菌门、异常球菌-栖热菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、浮霉菌门、酸杆菌门、硝化螺旋菌门、TM7、绿弯菌门、Armatimonadetes、衣原体、梭杆菌门、螺旋体菌门、WS3、互养菌门。另外还有部分序列属于无法确定分类地位的细菌。两个季节的优势菌(含量1%)均为放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、疣微菌门及变形菌门中的β-变形菌、y-变形菌和α-变形菌。19个门中,WS3是2010年10月份湖口样地独有的菌门：与2010年10月相比,2011年5月鄱阳湖表层水体细菌特有的类群有厚壁菌门、Armatimonadetes、互养菌门、梭杆菌门和螺旋体菌门,其中互养菌门为北主湖区星子样地所独有。f.鄱阳湖在两季节的所有样地中,细菌含量均以变形菌门为最高,放线菌门和拟杆菌门含量次之;同一季节中,变形菌含量呈现出规律性的地理分布特征：从北(湖口样地)至南(饶河入湖口样地)逐渐增加,而放线菌含量则是从北至南呈现减少的趋势。另外与2010年10月份相比,除了TM7、绿弯菌门、厚壁菌门及γ-变形菌在全湖比例有下降外,其它菌门在全湖含量均有所上升。考察样地营养盐差异对湖泊细菌物种组成的影响：营养盐含量较低的样地的α-变形菌、丫-变形菌含量也相应较低,而其δ-变形菌和蓝藻的含量却较高,β-变形菌的含量在不同营养环境的湖水中没有明显的规律。g.细菌物种组成与环境因子的关系为：酸杆菌门、浮霉菌门、硝化螺旋菌门、衣原体、疣微菌门、a-变形菌和δ-变形菌等细菌类群聚在一起,与TOC负相关且所受影响较大,但受氮磷营养盐的影响较小；蓝细菌门受TP负相关,在全湖中的其含量随着的TP减少而增加。总体来看,本研究所涉及的环境因子对细菌的种群分布均有比较大的影响。...
【全文】本研究对鄱阳湖2010年10月和2011年5月两季度10个典型样地(湖口、北主湖区星子、南主湖区松门山、修河入湖口、赣江北支入湖口、饶河入湖口、南矶山碟形湖区、抚河入湖口、信江入湖口及三江口)的表层水体理化参数进行了测定,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术和高通量测序的分子生物学手段,对细菌群落结构组成和变化进行了研究,并利用多维分析方法分析了环境-物种之间的关系,结果如下：a.鄱阳湖各样地表层水体在2010年10月和2011年5月份COD、TN、TP等营养盐含量均较高,且达到了富营养化水平,2011年5月部分样地的COD含量甚至达到了极富营养化水平。鄱阳湖水体营养盐不同季节存在显著的时空差异性。2010年10月鄱阳湖水体COD、TN、NH4+-N、 NO3--N含量和TN/TP均显著低于2011年5月,但其TP、Chl-a含量则显著高于2011年5月。空间上,2010年10月饶河样地水体的氮磷含量均显著高于其它样地,赣江北支和南矶山样地水体碳氮磷含量较低。2011年5月湖口样地水体的氮营养盐及有机物含量较高,修河入湖口水体氮磷含量在全湖处于较低水平。两季度中南矶山碟形湖水体的Chl-a均为全湖最高,且与其他样地差异显著。此外,主成分分析结果显示,影响鄱阳湖水质的理化环境因子主要为溶氧率、透光度和电导率。b.鄱阳湖水体重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量在不同季节间差异显著,在同季节的不同样地中,Pb与Cd的含量均差异显著,而Cu、Zn的含量没有明显差异。鄱阳湖2010年10月水体Cu、Zn含量显著高于2011年5月,而Pb含量则低于2011年5月。鄱阳湖两季度Cu含量均在修河入湖口和饶河入湖口较高,Pb含量在主湖区较高,信江入湖口较低；Cd的含量在信江与饶河入湖口均较高,在南矶山样地较低；2010年10月Zn含量为修河入湖口较高,湖口较低,但在2011年5月呈现相反变化趋势。重金属在全湖的平均含量除了2011年5月份Pb较高外,其它重金属在两个季节的含量均符合国家渔业水质标准要求。相关性分析结果显示,两季度的Cu与Zn相关性均较大,环境因子对重金属富集影响较小。c.鄱阳湖表层水体细菌群落丰富度及多样性均较高,在不同样地及不同季节均有较大的差异。2010年10月细菌物种丰富度、均匀度及多样性在抚河入湖口和南矶山样地较高,在南北主湖区和湖口样地较低。2011年5月赣江北支入湖口的细菌物种丰富度、多样性及均匀度最高,其次是湖口样地、南北主湖区和抚河入湖口样地。而三江口样地、修河入湖口样地的细菌物种丰富度、多样性及均匀度在全湖中处于较低水平。与2010年10月相比,全湖细菌群落丰富度除在湖口样地、南北主湖区及赣江北支入湖口有所增加外,在其它样地均有所降低；细菌群落多样性在南矶山样地、抚河、信江及三江口样地有所降低,但其它样地的细菌群落多样性均有较大幅度的增加。d.鄱阳湖细菌群落DGGE图谱聚类分析结果显示：鄱阳湖表层水体细菌群落在各样地间的相似性不尽相同,样地聚类主要受空间距离远近和营养盐含量高低的影响。综合2010年10月和2011年5月两季节来看,湖口与主湖区、赣江北支入湖口几个样地间的细菌群落相似性较高,而三江口样地和信江入湖口样地间的细菌群落相似性较高。进一步的PCA研究结果显示,鄱阳湖表层水体细菌群落主要受氮营养盐、水体有机质、水体电导率及重金属Pb的影响,其中电导率和重金属Pb是较显著的影响因子。e.鄱阳湖细菌群落在全湖中按照含量高低共分属下列已知的19个门：变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、疣微菌门、异常球菌-栖热菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、浮霉菌门、酸杆菌门、硝化螺旋菌门、TM7、绿弯菌门、Armatimonadetes、衣原体、梭杆菌门、螺旋体菌门、WS3、互养菌门。另外还有部分序列属于无法确定分类地位的细菌。两个季节的优势菌(含量1%)均为放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、疣微菌门及变形菌门中的β-变形菌、y-变形菌和α-变形菌。19个门中,WS3是2010年10月份湖口样地独有的菌门：与2010年10月相比,2011年5月鄱阳湖表层水体细菌特有的类群有厚壁菌门、Armatimonadetes、互养菌门、梭杆菌门和螺旋体菌门,其中互养菌门为北主湖区星子样地所独有。f.鄱阳湖在两季节的所有样地中,细菌含量均以变形菌门为最高,放线菌门和拟杆菌门含量次之;同一季节中,变形菌含量呈现出规律性的地理分布特征：从北(湖口样地)至南(饶河入湖口样地)逐渐增加,而放线菌含量则是从北至南呈现减少的趋势。另外与2010年10月份相比,除了TM7、绿弯菌门、厚壁菌门及γ-变形菌在全湖比例有下降外,其它菌门在全湖含量均有所上升。考察样地营养盐差异对湖泊细菌物种组成的影响：营养盐含量较低的样地的α-变形菌、丫-变形菌含量也相应较低,而其δ-变形菌和蓝藻的含量却较高,β-变形菌的含量在不同营养环境的湖水中没有明显的规律。g.细菌物种组成与环境因子的关系为：酸杆菌门、浮霉菌门、硝化螺旋菌门、衣原体、疣微菌门、a-变形菌和δ-变形菌等细菌类群聚在一起,与TOC负相关且所受影响较大,但受氮磷营养盐的影响较小；蓝细菌门受TP负相关,在全湖中的其含量随着的TP减少而增加。总体来看,本研究所涉及的环境因子对细菌的种群分布均有比较大的影响。