生物絮团系统在氮转化过程中的微生物多样性变化
发布时间：2021-06-22 12:51
通过高通量测序分析生物絮团系统在氮转化过程中的水体菌群多样性变化。试验设置对照组和试验组,对照组水体为清洁的消毒海水,试验组为生物絮团组,试验周期30 d。结果显示:试验组氨氮在第5天达到最大质量浓度（2.99 mg/L）,此后降低至趋于0 mg/L;对照组在第9天达到最大质量浓度（7.51 mg/L）,之后降低至趋于0 mg/L。试验组亚硝酸盐氮在第17天达到最大质量浓度（12.54 mg/L）,之后降低至趋于0 mg/L;对照组在试验周期内呈不断升高的趋势,在第30天达到13.42 mg/L。试验组的硝酸盐氮质量浓度高于对照组,在第30天两组分别达到19.56和6.31 mg/L。生物絮团系统具有明显的消除氨氮和亚硝酸盐氮的能力,试验组的氮转化速率快于对照组。高通量测序显示,生物絮团系统微生物的菌群丰度和多样性指数随养殖周期的增加均显著增加,不同时期差异显著。试验共鉴定出23个门549个属,在门水平上,变形菌门（Proteobacteria）相对丰度随时间增加而降低（从67.72%降至44.45%）,拟杆菌门（Bacteroidetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）随时间增...
【文章来源】：渔业现代化. 2020,47(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同时期水体菌群的加权UniFrac 距离矩阵PCoA图
通过LDA值分布柱状图分析,得到不同组间微生物分类相对丰富的差异。如图5所示,LEfSe的LDA值计算结果显示,具有显著差异的细菌群落在Cb组中最多且相对丰度最大,Zb组最少且相对丰度最小,菌群丰度随着时间的增加,先减少后增加[28-29]。可以得出,经过培养的稳定的生物絮团系统中,水体菌群的多样性有所减少、丰度有所增加,这与夏耘等[30]的研究结果相似。根据结果分析, 原因应该是稳定的系统中水体优势菌群的丰度进一步增加,在全部菌群中占据更大的比例。根据LDA值分布柱状图的结果可以得出,经过培养的稳定的生物絮团系统中,水体菌群的多样性更为丰富,稳定后的生物絮团系统与刚接种时的生物絮团系统相比,水体菌群的结构发生了显著变化。3 结论
氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮在系统中的转化过程如图1所示。在试验过程中,对照组的水体微生物无法有效转化多余的残饲粪便,无机氮逐渐累积[20-21]。随着试验的进行,水体中的氨氮呈先升高后降低的趋势。对照组氨氮始终高于试验组,试验组氨氮在第5天达到最大质量浓度(2.99 mg/L),之后在第9天降低至趋于0 mg/L;对照组在第9天达到最大质量浓度(7.51 mg/L),之后在第26天降低至趋于0 mg/L。表明生物絮团能促进水体中的氮转化进程[22]。亚硝酸盐氮在试验组中产生和去除的时间少于对照组,试验组在第17天达到最大质量浓度(12.54 mg/L),之后在第28天降低至趋于0 mg/L;对照组的亚硝酸盐氮质量浓度在试验周期30 d内呈不断升高的趋势,在第30天达到13.42 mg/L。氨氮与亚硝酸盐氮在水体中呈先升高后降低的趋势,这与其他相关研究结果[4]相同。氨氮的累积快于亚硝酸盐氮的累积,更快于硝酸盐氮[23],分析水体中氨化细菌的繁殖要快于亚硝化细菌与硝化细菌[24]。试验组的硝酸盐氮质量浓度高于对照组,在第30天两组分别达到19.56和6.31 mg/L。据报道,在盐度为35的水体中,斑节对虾对硝酸盐氮的耐受性高达232 mg/L [25-26]。试验结果显示,从第13天到第22天出现的降温也影响到了氮转化进程,水体中氨氮与亚硝酸盐氮的质量浓度均出现停滞,相关研究[27]也证明了温度对生物絮团的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物絮团对锦鲤生长及养殖水体水质的影响[J]. 李涛,杨平凹,白海锋,高志,袁永锋,杨希,贾秋红. 河北渔业. 2017(08)
[2]Characterization and in-vivo evaluation of potential probiotics of the bacterial flora within the water column of a healthy shrimp larviculture system[J]. 薛明,梁华芳,何瑶瑶,温崇庆. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2016(03)
[3]生物絮团在凡纳滨对虾零水交换养殖系统中的应用研究[J]. 王超,潘鲁青,张开全. 海洋湖沼通报. 2015(02)
[4]基于宏基因组测序技术分析凡纳滨对虾育苗中生物絮团细菌群落结构[J]. 杨章武,杨铿,张哲,李正良,葛辉. 福建水产. 2015(02)
[5]蟹虾贝混养池塘生态系统微生物群落功能多样性研究[J]. 刘瑞娟,田相利,董双林,张凯,阳钢,闫法军. 水产科学. 2014(09)
[6]基于PCR-DGGE技术分析生物絮团的细菌群落结构[J]. 夏耘,郁二蒙,谢骏,余德光,王广军,李志斐,王海英,龚望宝. 水产学报. 2012(10)
[7]生物絮团在凡纳滨对虾封闭养殖试验中的形成条件及作用效果[J]. 邓应能,赵培,孙运忠,杨丛海,黄倢. 渔业科学进展. 2012(02)
[8]对虾精养池塘碳、氮和异养细菌含量的变化及其相关性研究[J]. 罗亮,李卓佳,张家松,曹煜成,文国樑,杨莺莺. 南方水产科学. 2011(05)
[9]有效微生物菌群对养虾水体细菌生态和水质的影响[J]. 黄永春. 广东海洋大学学报. 2009(01)
[10]PCR-DGGE法用于活性污泥系统中微生物群落结构变化的解析[J]. 刘新春,吴成强,张昱,杨敏,李红岩. 生态学报. 2005(04)
本文编号：3242867
【文章来源】：渔业现代化. 2020,47(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同时期水体菌群的加权UniFrac 距离矩阵PCoA图
通过LDA值分布柱状图分析,得到不同组间微生物分类相对丰富的差异。如图5所示,LEfSe的LDA值计算结果显示,具有显著差异的细菌群落在Cb组中最多且相对丰度最大,Zb组最少且相对丰度最小,菌群丰度随着时间的增加,先减少后增加[28-29]。可以得出,经过培养的稳定的生物絮团系统中,水体菌群的多样性有所减少、丰度有所增加,这与夏耘等[30]的研究结果相似。根据结果分析, 原因应该是稳定的系统中水体优势菌群的丰度进一步增加,在全部菌群中占据更大的比例。根据LDA值分布柱状图的结果可以得出,经过培养的稳定的生物絮团系统中,水体菌群的多样性更为丰富,稳定后的生物絮团系统与刚接种时的生物絮团系统相比,水体菌群的结构发生了显著变化。3 结论
氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮在系统中的转化过程如图1所示。在试验过程中,对照组的水体微生物无法有效转化多余的残饲粪便,无机氮逐渐累积[20-21]。随着试验的进行,水体中的氨氮呈先升高后降低的趋势。对照组氨氮始终高于试验组,试验组氨氮在第5天达到最大质量浓度(2.99 mg/L),之后在第9天降低至趋于0 mg/L;对照组在第9天达到最大质量浓度(7.51 mg/L),之后在第26天降低至趋于0 mg/L。表明生物絮团能促进水体中的氮转化进程[22]。亚硝酸盐氮在试验组中产生和去除的时间少于对照组,试验组在第17天达到最大质量浓度(12.54 mg/L),之后在第28天降低至趋于0 mg/L;对照组的亚硝酸盐氮质量浓度在试验周期30 d内呈不断升高的趋势,在第30天达到13.42 mg/L。氨氮与亚硝酸盐氮在水体中呈先升高后降低的趋势,这与其他相关研究结果[4]相同。氨氮的累积快于亚硝酸盐氮的累积,更快于硝酸盐氮[23],分析水体中氨化细菌的繁殖要快于亚硝化细菌与硝化细菌[24]。试验组的硝酸盐氮质量浓度高于对照组,在第30天两组分别达到19.56和6.31 mg/L。据报道,在盐度为35的水体中,斑节对虾对硝酸盐氮的耐受性高达232 mg/L [25-26]。试验结果显示,从第13天到第22天出现的降温也影响到了氮转化进程,水体中氨氮与亚硝酸盐氮的质量浓度均出现停滞,相关研究[27]也证明了温度对生物絮团的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物絮团对锦鲤生长及养殖水体水质的影响[J]. 李涛,杨平凹,白海锋,高志,袁永锋,杨希,贾秋红. 河北渔业. 2017(08)
[2]Characterization and in-vivo evaluation of potential probiotics of the bacterial flora within the water column of a healthy shrimp larviculture system[J]. 薛明,梁华芳,何瑶瑶,温崇庆. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2016(03)
[3]生物絮团在凡纳滨对虾零水交换养殖系统中的应用研究[J]. 王超,潘鲁青,张开全. 海洋湖沼通报. 2015(02)
[4]基于宏基因组测序技术分析凡纳滨对虾育苗中生物絮团细菌群落结构[J]. 杨章武,杨铿,张哲,李正良,葛辉. 福建水产. 2015(02)
[5]蟹虾贝混养池塘生态系统微生物群落功能多样性研究[J]. 刘瑞娟,田相利,董双林,张凯,阳钢,闫法军. 水产科学. 2014(09)
[6]基于PCR-DGGE技术分析生物絮团的细菌群落结构[J]. 夏耘,郁二蒙,谢骏,余德光,王广军,李志斐,王海英,龚望宝. 水产学报. 2012(10)
[7]生物絮团在凡纳滨对虾封闭养殖试验中的形成条件及作用效果[J]. 邓应能,赵培,孙运忠,杨丛海,黄倢. 渔业科学进展. 2012(02)
[8]对虾精养池塘碳、氮和异养细菌含量的变化及其相关性研究[J]. 罗亮,李卓佳,张家松,曹煜成,文国樑,杨莺莺. 南方水产科学. 2011(05)
[9]有效微生物菌群对养虾水体细菌生态和水质的影响[J]. 黄永春. 广东海洋大学学报. 2009(01)
[10]PCR-DGGE法用于活性污泥系统中微生物群落结构变化的解析[J]. 刘新春,吴成强,张昱,杨敏,李红岩. 生态学报. 2005(04)
本文编号：3242867
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