DNA宏条形码技术对不同水环境中微型生物群落结构的研究

发布时间：2018-12-10 20:57

【摘要】：近年来,各种污染物对水生态系统不断侵蚀,水生态系统发生严重的退化。生物多样性和生态系统的功能都受到不同程度的损害,引起了环保部门和管理部门的广泛关注。生物群落结构状况可以反映出水生态系统的健康状况,因此,研究水生态系统内的生物群落结构是保护水生态系统健康的基础。本研究利用DNA宏条形码技术(DNA metabarcoding technology)对水生态系统中的微型生物群落多样性进行评估,分析群落结构状况、环境要素对群落分布特征和生物多样性的影响。主要研究结果如下:(1)对所得到的OTUs序列进行物种注释后发现,辽河流域12个采样点的真核浮游藻类涵盖了7门134种,其中真核浮游藻类62.2%的OTU可以被注释到属,其中轮藻门、隐藻门、定鞭藻门和金藻纲,是本研究室在辽河干流相同采样点的镜检结果中从未检出过的。根据藻类群落的丰度和丰富度的比较得出辽河干流浮游真核藻类的优势类群是硅藻门和绿藻门,高通量测序结果与传统的镜检结果基本一致。选择冗余分析(Redundancy analysis,RDA)计算环境因子与群落结构间的关系,得出氨氮(NH4+-N)、活性磷(PO43--P)、硝酸盐(NO3-)是影响辽河浮游植物群落结构的重要影响因子。采用邻接法将高通量测序结果注释得到的OTUs代表性序列构建系统发育树,结果显示,高通量测序技术可以基本还原亲缘关系较远的各类真核浮游藻类的系统发育关系,发现18S rRNA基因V4可变区对辽河的隐藻门和甲藻门内的部分类群具有较好的区分能力。(2)渤海浅海海域的调查中15个样品共产生5门129种藻类OTU,其中有71.3%的OTU可以注释到属,49.6%可以被注释到种,优势类群为甲藻门和绿藻门,丰度最高的类群是甲藻门。通过聚类对采样点位进行分组比较,结果显示北部采样点的群落结构和多样性明显区别于南部的采样点位,研究区域影响真核浮游藻类群落最主要的影响因子硅酸盐(SiO3-Si)。该浅海海域10个浮游细菌样品的研究结果显示,10个采样点涵盖了12门26纲54目83科122属,10个样点的丰度占优势的类群无差别,均为Proteobacteria(变形菌门)的Pseudoalteromonas属。环境因子和群落结构之间的响应结果证明研究区域影响细菌群落最主要的影响因子是水深和经度,本研究中弧菌的代表性序列OTU3、OTU4和OTU433均可能是潜在的病原性弧菌,且拷贝数较高。浮游植物和浮游细菌序列系统发育树结果表明,渤海海岸使用的18S rRNA V9区也可完全对该区域浮游植物在门水平上进行区分,在其他阶元的区分能力较弱;16rRNA V4区也可对研究区域内浮游细菌在门水平上进行区分。(3)DNA宏条形码技术可有效的对生态系统进行生物群落结构研究,能基本还原研究区域内微型生物的群落结构和多样性,同时可以得到大量传统手段无法培养或者鉴定的物种,在进行生态系统内生物鉴定,群落结构分析以及分析生物群落对环境因子的响应关系中有巨大潜力。
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【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X52;X172

【参考文献】