基于DNA宏条形码技术的浮游植物群落多样性监测研究
本文关键词： 浮游植物 DNA条形码 DNA宏条形码技术 综合浮游植物完整性指数 水生态健康评价 出处：《南京大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：监测水生生物对保护湖泊、河流的水环境质量和生态功能有重要的意义。浮游植物群落结构的变化不仅反映水质的变化,同时产毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。传统的浮游植物鉴别耗时耗力,准确性不高,而DNA条形码物种标识技术能够实现物种的快速鉴别,在水生生态系统监测和健康评估中的应用潜力很大。然而适合太湖流域浮游植物监测的DNA宏条形码技术的开发尚不完善,本土浮游植物的DNA条形码数据库的缺失也验证制约了 DNA宏条形码技术的应用。同时,如何建立基于分子生物学的生物指数方法来评价湖泊水生态健康状况,是亟待开展的新兴领域。本研究围绕太湖流域的浮游植物群落,从以下几个方面展开研究:(1)通过不同基因组区域的比较,筛选出适合作为太湖流域浮游植物生物多样性监测的引物;(2)选取适合的条形码,构建太湖流域本土浮游植物DNA条形码数据库;(3)建立基于DNA多样性的太湖流域浮游植物生物监测宏条形码技术,并用于太湖浮游植物生物多样性分析;基于分子生物学方法,构建适合太湖流域水体营养状态评价的综合浮游植物完整性指数,并对太湖水生态功能分区的健康状态进行分析。主要的研究结果总结如下:(1)结合高通量测序技术对读长的要求,从14对引物中筛选出3对适合作为太湖浮游植物监测的引物;通过DNA宏条形码技术对筛选出的3对引物与传统显微鉴别的结果进行比较,得出以下结论:ITS更适合在种属水平上进行监测适合构建太湖流域浮游植物DNA条形码数据库;而V3、V9引物的结合能够监测到太湖流域常见浮游植物,适合作为DNA宏条形码技术对太湖流域浮游植物生物多样性研究的条形码区域。(2)通过太湖浮游植物的分离纯化和测序分析,构建了太湖流域常见浮游植物ITS DNA条形码数据库,包括藻类95种,其中硅藻门11种,绿藻门84种;18SrRNA DNA条形码区域12种包括硅藻门1种、金藻门1种,绿藻门10种(其中与ITS条形码重叠4种);16SrRNADNA条形码7种,均为蓝藻门;三个条形码区域结合共获得DNA条形码110种,其中蓝藻门7种,硅藻门12种,绿藻门90种,金藻门1种。(3)通过对太湖流样本点40个评价参数的分析,最终筛选出4个能够表征太湖流域营养状态的参数,分别为PI-21(mcintosh_d-蓝藻),PI-23(margalef-蓝藻),PI-31(绿藻门密度(reads%)-真核藻类)和PI-37(小环藻属密度(reads%)-真核藻类),并通过比值法进行了筛选后评价参数的修正,制定了太湖综合浮游植物完整性指数PI(∑)。经检验,综合浮游植物完整性指数PI(∑)能够作为评价太湖水体健康状态的新型基于分子生物学方法的浮游植物指标,并且划定了太湖水体健康状态评价等级。通过对太湖各生态功能分区PI(∑)计算分析,其中太湖北部水体健康状态较差;太湖南部和太湖东部水体健康状况一般;而太湖西部和太湖中部水体健康。太湖湖体整体水健康状态一般。基于分子生物学方法的物种鉴别新技术为水生态系统浮游植物生物多样性监测提供了新的机遇;通过DNA条形码技术构建了太湖本土浮游植物DNA条形码数据库,是太湖流域甚至我国淡水生生态系统浮游植物生物多样性分析的数据基础;以及利用分子生物学方法制定的新型综合浮游植物完整性指数,该方法快速简便,准确性高,能够作为太湖水生态健康状态评价的生物指标。
[Abstract]:This paper studies the biological diversity of phytoplankton in Taihu basin . Based on the analysis of 40 evaluation parameters of Taihu Lake ' s ecological functional zones , four kinds of parameters , namely , PI - 21 ( mcintosh _ d - blue algae ) , PI - 23 ( margalef - blue algae ) , PI - 31 ( green algae gate density ( reads % ) - eukaryotic algae ) and PI - 37 ( Chlorella density ( reads % ) - eukaryotic algae ) were constructed .
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q948.8
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，本文编号：1525923
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