北戴河滨海湿地细菌多样性及其芦苇碱蓬根系群体感应细菌研究

发布时间：2020-10-08 17:01

　　滨海湿地是一个复杂的生态系统,具有独特的生态价值和资源潜力。近几年,湿地退化带来的问题逐渐突显,给生态环境和人类生活造成了巨大的损失。北戴河滨海湿地是处于正在退化期的滨海湿地,我们对此区域展开植被修复工作。探究湿地植被对土壤微生物的影响,能让我们更加清楚的理解湿地植被在滨海湿地的重要角色。根系QS细菌的分布和功能研究对湿地后期植被的维护提供理论参考。本文主要针对湿地植被和土壤微生物之间的关系,从三个方面展开研究:(1)湿地植被退化对土壤微生物多样性和群落结构的影响。(2)植被修复过程中,不同修复时期土壤微生物的变化规律。(3)开展湿地植被根系环境中QS细菌的分布和功能研究。结果如下:在滨海湿地,随着植被的退化导致土壤微生物多样性降低和群落结构发生了变化。在门水平,植被的退化使得变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度显著增高,而浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度显著降低。纲水平,退化区γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)丰度显著高于植被覆盖区,Phycisphaerae和酸微菌纲(Acidimicrobiia)丰度显著降低。结合环境因子发现,退化区域中土壤中高的盐含量和PAHs都能降低土壤中细菌多样性。属间共现性分析发现,湿地的退化使得退化区土壤光合自养型微生物生态学功能逐渐增强。退化湿地经过碱蓬种植修复后,植被修复后期土壤中微生物的多样性增高,其群落结构和植被覆盖区微生物群落结构具有最高的相似性。随着植被修复,拟杆菌门丰度和浮霉菌门、Gracilibacteria和酸杆菌门呈现负相关关系,浮霉菌门、Gracilibacteria和酸杆菌门丰度呈现正相关关系。在属水平,植被覆盖区优势菌属Planctomyces,Exiguobacterium,Citrobacter,Rhodopirellula丰度显著高于无植被覆盖区,无植被生长区域优势菌包括Desulfosarcina,Ilumatobacter,Loktanella、Actibacter、Sulfurovum。环境因子冗余分析(RDA)表明修复后期(LPR和LPC)土壤细菌的群落结构不受盐度、含水率和PAH浓度的影响。我们认为退化湿地植被修复后期由于湿地植被代谢活动旺盛,土壤细菌主要受湿地植物代谢活动的影响。芦苇碱蓬根系QS细菌分布和功能研究表明,从不同季节根系环境样品中,分离获得1050株细菌,从中共筛选得到22株不同的QS细菌,在夏季植被生长旺盛时期QS细菌丰度较高。进化树分析表明QS细菌可以分为三类:α-变形菌门,拟杆菌门和放线菌门。QS细菌产生的AHL信号分子范围在C6-C12之间,其中在根际土壤中的优势信号分子是C8,在根组织中是C6。通过功能验证发现,22株QS细菌中有72.8%的QS细菌有生物成膜的功能,68.2%有抗人类病原菌的能力,9.1%有降解DMSP的功能,18.2%有降解石油的功能。高通量测序结果表明,根际土壤细菌多样性高于根组织,根系组织中优势菌属大多都具有嗜盐的功能。
【学位单位】：自然资源部第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X171;X172
【部分图文】：

北戴河,现场图

由于北戴河湿地生态地位重要，也是主要的旅游景区，相关部门已经准备开展修复工作。微生物作为滨海湿地重要的一类生物类群，在滨海湿地生态系统物质循环，能量代谢和环境调节方面都具有重要的作用，它也是评价修复效果的重要指标。北戴河滨海湿地的现场修复图如图 1-1 所示。

革兰氏阴性细菌,革兰氏阴性菌

6图 1-2 革兰氏阴性细菌 QS 系统Fig. 1-2 the quorum sensing system of Gram-negative bacteria with LuxI / LuxR目前研究发现，革兰氏阴性菌的 QS 系统大多属于 LuxI-LuxR 型。其 QS

位图,密封袋,站位,铲子

在北戴河大潮坪滨海湿地分别取站位上层 10 cm 土样（图 2-1），用灭菌后的铲子收集土壤，装入无菌的密封袋，保存在含有冰袋的保温箱中，快速转移到实验室，冻存在-80°C 的超低温冰箱，用于 DNA 基因组提取。用锡箔纸收集每个站位土壤样品，放置密封袋中，带回实验室用于土壤含盐量、含水率和 PAH含量的检测，所有样品的检测在一周内完成。

【参考文献】