北方典型岸基刺参养殖池塘生态系统菌群结构特征与环境因子相关性分析

发布时间：2020-06-06 04:25

【摘要】：本研究以中国北方典型岸基半开放刺参养殖池塘为研究对象,利用16S rRNA测序技术,解析不同季节辽宁长海、辽宁营口、河北乐亭和威海乳山刺参养殖池塘水体、沉积物和刺参肠道菌群丰度及多样性特征。同时,利用RDA分析探究影响刺参养殖池塘生态环境及刺参肠道菌群结构的主要环境因子。以期更全面深入的了解刺参养殖池塘生态系统和刺参肠道菌群结构特征,为刺参健康养殖和疾病防控提供一定的理论依据。主要研究成果如下:1.北方典型岸基刺参养殖池塘水体菌群结构特征与环境因子相关性分析利用16S rRNA测序技术分析不同季节不同地区刺参养殖池塘水体菌群结构特征。结果表明,水体菌群多样性和丰度以夏季最高,秋季最低。在不同季节不同地区的刺参养殖水体中,变形菌门(Proteobacteria)为第一大优势菌门,相对丰度在49.48%以上。此外,检测到拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)均为不同季节养殖水体中的优势菌门,随着季节变化,各优势菌群相对丰度发生显著性变化。Planktotalea、Sulfitobacter、Candidatus Pelagibacter、Tateyamaria、Marivita、Celeribacter、Litoreibacter、Planktomarina、Roseibacillus、Cellulophaga、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、交替假单胞菌(Pseudoalteromonas)和Olleya为不同季节水体主要优势菌属。RDA分析结果表明,环境因子与刺参养殖池塘水体菌群结构之间具有较好的相关性,影响春季和冬季刺参养殖池塘水体菌群结构的环境因子相似,盐度、硫化物、TP、PO_3-P是影响刺参养殖池塘水体菌群结构的主要环境因子。2.北方典型岸基刺参养殖池塘沉积物菌群结构特征与环境因子相关性分析利用16S rRNA测序技术分析不同季节不同地区刺参养殖池塘沉积物菌群结构特征。结果表明,沉积物中菌群多样性和丰度以夏季最高,秋季最低,与水体菌群多样性季节变化趋势相一致。沉积物优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)等,其中,变形菌门(Proteobacteria)为不同季节沉积物中的第一优势菌门,相对丰度在46.33%以上。此外,还检测到Aminicenantes、Ignavibacteriae、Latescibacteria、衣原体门(Chlamydiae)等鲜见报道的菌门。属水平上,Desulfopila、微小杆菌(Exiguobacterium)、Sulfurovum、Citrobacter、不动杆菌(Acinetobacter)、Thioprofundum、Burkholderia、Desulfosarcina、Lutimonas、Mesorhizobium、Salinimicrobium、Clostridium sensu stricto、弓形杆菌(Arcobacter)、交替假单胞菌(Pseudoalteromonas)、嗜冷杆菌(Psychrobacter)、Halolactibacillus等为优势菌属,在不同季节之间差异性显著。RDA分析结果表明,DO、COD、NH_4-N、pH、TOC、T是影响刺参养殖池塘沉积物菌群结构的主要环境因子。3.北方典型岸基刺参养殖池塘刺参肠道菌群结构特征与环境因子相关性分析利用16S rRNA测序技术分析不同季节不同地区刺参肠道菌群结构特征。结果表明,刺参肠道菌群多样性和丰度以冬季最高,秋季最低。变形菌门(Proteobacteria)为不同季节刺参肠道中第一大优势菌门,与水体和沉积物的研究结果相一致。随季节的变化,变形菌门相对丰度由55.11%-67.66%上升至81.69%-98.99%。此外,其余优势菌门如疣微菌门(Verrucomicrobia)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、厚壁菌门(Firmicutes)均具有显著的季节性变化。属水平下,优势菌主要有脱硫杆菌属(Desulfopila)、Halioglobus、肠球菌属(Enterococcus)、Sulfurovum、Haliea、不动杆菌属(Acinetobacter)、Lutibacter和假单胞菌属(Pseudomonas)。RDA分析结果表明,春季、夏季和冬季刺参肠道中菌群结构相似,硫化物、NH_4-N、TN、盐度是影响刺参肠道菌群结构的主要理化因子。4.北方典型岸基刺参养殖池塘不同环境介质菌群相关性分析刺参养殖池塘不同环境介质菌群相关性分析结果表明,水、沉积物和刺参肠道三种介质相对丰度占比前十的菌门,有八种为共有菌门,分别为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、厚壁菌门(Firmicutes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)。LEfSe分析表明,水体特异性菌群主要隶属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);沉积物特异性菌群主要隶属于绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Aminicenantes、脱铁杆菌门(Deferribacteres)、梭杆菌门(Fusobacteria)、Thenmotogae;肠道特异性菌群主要隶属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、浮霉菌门(Planctomycetes)和衣原体门(Chlamydiae)。通过本研究发现,刺参养殖环境中菌群结构与刺参肠道菌群之间既存在相互联系,又具有一定的相对独立性。
【图文】：

采样点,刺参

往往会导致刺参大面积死亡，阻碍刺参养殖业的发展[83-85]。然大部分微生物不可培养，因此利用传统的培养方法无法获得单一目的菌境中微生物结构的真实状态不能作出准确的反映[88,89]。随着高通量测序，为环境微生物的研究提供了更加全面快捷的手段。细菌的生长和繁殖养物质，水体中的 TN、TP、NH4-N、NO3-N、NO2-N、TOC 等有机物菌提供源源不断的物质需求。水体中菌群结构与水体环境因子之间密切变化，水体中的环境因子不断发生改变，可能导致不同季节之间水体菌因此，本研究采用基于 Illumina 平台的高通量测序技术对辽宁长海、辽和威海乳山四个地区刺参养殖池塘中水体菌群结构进行全年不同季节监体菌群结构的主要环境因子，为刺参的健康养殖和疾病防控提供理论依料与方法样点设置

相对丰度,菌群,养殖水体,养殖池塘

秋季养殖水体中，，Do、TN、PO3-P、COD 和 TOC 在营口地区水体中含量最高。TP 在乐亭养殖水体中最高。氧化还原电位在长海水体中数值最高。其余环境因子如 NH4-NO3-N、NO2-N 含量在不同地区之间无显著差异。物理指标如溶解氧以冬季含量最高，夏季含量最低，秋季略高于春季。水体盐度的变化以春、冬季节最高，夏、秋季节较低。化学因子如 TN 含量在春季至冬季呈现先升高后降低的趋势，以夏季最高，冬季最低P 含量在春、夏、秋季节之间呈现先降低后升高的变化趋势，冬季含量最低。夏季 NH4量高于春、秋季节。PO3-P 含量夏、秋季节高于冬、春季。硫化物在春、夏季含量较高于秋、冬季节。NO2-N 含量在各个季节之间无显著差异。2.2.2 刺参养殖池塘水体菌群结构特征.2.2.1 冬季
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S968.9

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