三峡水库干流和支流库湾超微型真核浮游生物多样性研究

发布时间：2020-06-08 01:19

【摘要】：三峡水库自蓄水以来,库区内干流和支流水文情势发生改变,呈现出不同程度的富营养化现象,水库中超微型真核浮游生物多样性格局发生了变化。超微型真核浮游生物作为水生生态系统中的初级生产者、消费者和分解者,具有不可或缺的作用。多数超微型生物无法纯化培养,难以用经典分析方法来研究其生物多样性,而高通量测序技术的发展为微生物群落的解析提供了前所未有的深度和广度。本文以三峡水库长江干流和神农溪、香溪河支流为研究水域,以其中的超微型真核浮游生物为研究对象,进行为期一年的双月采样。采用高通量测序技术对环境样品中小亚基核糖体基因(SSU rRNA)V4区扩增子进行表征,研究了三峡水库干流及典型支流超微型真核浮游生物群落结构组成、演替规律及其多样性的时空分布特征,结合环境因子相关分析,从时间和空间尺度上比较不同水域中超微型真核浮游生物类群结构差异,以获得影响超微型真核浮游生物类群变化的关键环境因子。研究结果如下:1、2015年三峡水库长江干流和神农溪、香溪河支流主要物理、化学指标的时空分布规律的结果显示:全年水温变化的时间差异显著,各监测点表层水温在时间变化上具有同步性;Chl a、Cond、ORP、PAR、NO_3-N时空分布上差异显著;pH、COD相对稳定;TN、TP、Turbidity在香溪河支流中随时间变化显著,TN、TP含量变动表现出相同的趋势;NH_4-N在支流中空间变化显著。三峡水库长江干流以及神农溪、香溪河两条支流库湾呈现富营养化状态,提示香溪河支流和长江干流水体富营养化严重,前者富营养化程度略高于后者,神农溪支流属于中-富营养化水体。2、分别从门、纲两种水平分析了超微型真核浮游生物群落结构的时空分布特征,结果表明:2015年2-12月调查期间,在长江干流、神农溪和香溪河支流表层水中共检测到超微型真核浮游生物24门47纲104属。门水平上(相对丰度大于0.5%),群落组成的时间变化差异显著而空间分布相似,干流和支流超微型真核群落组成均以隐藻门、绿藻门和硅藻门为主,超微型真核浮游生物主要类群在时间上的演替规律是:由隐藻门、硅藻门、纤毛虫向隐藻门、绿藻门、扭鞘藻门再向隐藻门、硅藻门、纤毛虫的序列演变。在纲水平上(丰度排名前15纲)相对比例高于5%的纲分别为:绿藻纲、Ventrifilosa、黏菌纲、金藻纲、中心硅藻纲,绿藻纲为绝对优势类群,香溪河支流的主要类群组成则更为丰富。3、Alpha多样性及其与环境因子的相关性分析结果表明:在时间上,群落多样性指数中除ACE指数12月和2月份之间有显著性差异(P0.05)外,其他指数月份之间均无显著性差异;在空间上,四个多样性指数没有显著性差异。Shannon指数与酸碱度、溶解氧呈负相关;Richness指数、Chao1指数、ACE指数与溶解氧呈负相关;Simpson指数与酸碱度、溶解氧呈正相关。4、三峡水库长江干流和2条支流超微型真核浮游生物群落的时空变化规律显示:超微型真核浮游生物群落具有时间尺度上的分布差异,相邻月份的样品在群落组成上具有一定的相似性,在空间尺度上则无显著性差异。5、运用冗余分析(RDA)从空间尺度上研究了长江干流和神农溪、香溪河支流群落结构与环境参数之间的相关性,结果表明超微型真核浮游生物主要类群及其环境调控因子并不完全一致。对长江干流超微型真核浮游生物主要类群分布有显著影响的驱动因子是NO_3-N,神农溪超微型真核浮游生物主要类群的环境调控因子是COD、WT;对香溪河支流超微型真核浮游生物主要类群产生显著影响的环境因子主要是WT、Chl a、SD。综合分析群落结构的时空分布发现,WT是影响超微型真核浮游生物群落结构的关键要素。
【图文】：

端高温为 38.5 ℃。库湾水体整体流速较小，流向复杂，平均流速为 cm 级。2.1.2 监测点设置本文研究范围主要为长江三峡库区干流和支流香溪河、神农溪，在长江干流三峡大坝坝前位置和支流库湾集中的中部位置各布设一个监测点，分别标记为C1 和 C3；香溪河支流三个监测点分别设置在下游处 X1，中游处 X4 和上游处X7；在神农溪河口至上游布设三个监测点，分别标记为 S1-S3。各监测点分布如图 2.1 所示，经纬度坐标如表 2-1 所示。采样频率为双月采样，所有采样工作均在监测船上进行。本研究从 2015 年2 月起，每两个月采样一次，到 2015 年 12 月，总共采集水样六次，其中长江干流 C1 监测点 12 月样品损坏。

24图 3-1. 各监测点环境参数的时空分布Figure 3-1. Spatiotempora distribution of environmental parameters at each monitoring point3.2 测序情况本研究针对 47 个样品采用 Illumina HiSeq 测序平台得到的原始数据经过质控处理后共获得 2016453 条有效序列，平均长度 380 bp 左右，绝大部分序列长度分布在 378 - 380 bp 范围内。对有效序列进行聚类，序列相似性大于或等于 97%
【学位授予单位】：湖北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X17;Q178

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本文编号：2702298