黄渤海沉积物环境细菌群落特征研究

发布时间：2017-03-27 20:08

  本文关键词：黄渤海沉积物环境细菌群落特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海洋微生物是各种生源要素循环的参与者,其在全球生物地球化学循环中的地位和作用得到越来越多的关注。了解海洋微生物群落结构和多样性,是认识区域元素生物地球化学循环和海洋生态的基础和关键。本文以黄海和渤海为研究背景,采用高通量测序技术(454-焦磷酸测序),研究黄、渤海表层沉积物环境中细菌群落组成和多样性特征,并探讨其与环境因子的关系。对黄、渤海19个表层沉积物样品进行测序分析,共获得16S rRNA V4-V6区优化序列124147条,平均碱基长度为395bp;检测到的细菌类群归属于58个门,160个纲,294个目,440个科,770个属。每个分类单元中未能确定其分类地位的细菌类群,从门到属所占比例由36.2%逐渐增大到67.4%。黄、渤海海域表层沉积物环境中的优势细菌类群在门类水平上为：变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)。其中,变形菌门所占比例在淡水环境与海水环境中存在显著差异(p0.05),其他门类的细菌在各采样站位无显著差异(p0.05)。纲水平上,研究区域的优势细菌类群为δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、嗜热油菌纲(Thermoleophilia)、酸微菌纲(Acidimicrobiia)、疣微菌纲(Verrucomicrobiae)和硝化螺旋菌纲(Nitrospira)。其中,δ-变形菌纲和γ-变形菌纲为整个黄、渤海区域表层沉积环境中的优势类群,所占比例从河口区的24%到黄、渤海中部的73%逐渐升高。p-变形菌纲和嗜热油菌纲为河口区的优势类群,前者所占比例为17-21%不等,接近δ-变形菌纲和γ-变形菌纲的水平,后者所占比例在6-7%之间。未确定分类地位的细菌类群所占比例由河口区的33%逐渐降低到黄、渤海中部的13%。黄、渤海海域表层沉积物细菌群落Shannon-Weaner指数变化范围为3.32-9.24(均值7.86),Chao I指数变化范围为887-3673(均值2088),总体来看,渤海海峡附近表层沉积物细菌群落多样性指数较低,其他站位之间差异较小。丰富度指数高值区主要出现在黄海北部,低值区出现在双台子河及黄河河道处。基于UPGMA的聚类分析结果表明,环境特征相似的站位细菌群落组成相似度较高,聚类位置较为接近。Pearson相关性分析结果表明,有机碳(OC)、总氮(TN)和总磷(TP)与细菌群落多样性指数呈现显著正相关关系(p0.05)(相关系数依次为0.513、0.468和0.554),与丰富度指数不显著相关p0.05)。应用典型对应分析(Canonical Correlation Analysis, CCA)探讨盐度、pH、中值粒径(MD)、总氮(TN)、总磷(TP)、有机碳(OC)和叶绿素a (Chl a)对细菌群落结构的影响,结果显示OC(0.756,p0.05), TN (0.697,p0.05), TP (0.705,p0.05),盐度(-0.512,p0.05)和pH(-0.531,p0.05)是影响黄、渤海表层沉积物环境细菌群落结构的主要因素。各环境因子对黄、渤海区域不同站位细菌群落结构的影响程度亦有差别,双台子河和黄河河口区受有机碳影响较大,渤海和北黄海中部受总氮和总磷影响较大,黄海中西部胶州湾区域受盐度影响较大,而莱州湾海域受pH影响较大。
【关键词】：细菌群落 沉积物 焦磷酸测序 黄海 渤海
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q938.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 引言11-13
• 1 文献综述13-24
• 1.1 研究意义13
• 1.2 研究进展13-20
• 1.2.1 近海环境微生物的组成和分布13-14
• 1.2.2 海洋微生物的功能14-17
• 1.2.3 影响生物群落分布的环境因素17-18
• 1.2.4 研究方法进展18-20
• 1.3 黄、渤海研究进展20-22
• 1.3.1 黄、渤海自然概况20-21
• 1.3.2 黄、渤海生源要素分布特征21-22
• 1.3.3 黄、渤海微生物群落特征22
• 1.4 研究内容与意义22-24
• 2 研究区域与实验方法24-28
• 2.1 研究区域和站位设置24
• 2.2 样品采集与保存24
• 2.3 分析方法24-28
• 2.3.1 沉积物颗粒粒径24-25
• 2.3.2 总氮和总磷25
• 2.3.3 有机碳25
• 2.3.4 叶绿素α25
• 2.3.5 样品DNA的提取及高通量测序25-26
• 2.3.6 OTU(Operational Taxonomic Units)划分26-27
• 2.3.7 多样性指数的计算27
• 2.3.8 统计学分析27-28
• 3 结果与讨论28-54
• 3.1 黄、渤海沉积环境上覆水温度和盐度28-29
• 3.2 黄、渤海沉积物颗粒中值粒径与有机碳的分布特征29-30
• 3.3 黄、渤海沉积物营养盐的分布特征30-32
• 3.4 黄、渤海沉积物叶绿素α分布特征32-33
• 3.5 细菌群落结构33-48
• 3.5.1 有效序列统计33-34
• 3.5.2 稀释性曲线及覆盖度34-35
• 3.5.3 细菌群落组成35-44
• 3.5.4 细菌群落多样性与丰富度44-45
• 3.5.5 黄、渤海沉积物样品相似性45-48
• 3.6 统计学分析48-51
• 3.6.1 Pearson相关性分析48
• 3.6.2 典型对应分析48-51
• 3.7 小结51-54
• 3.7.1 盐度对细菌群落结构的影响51
• 3.7.2 沉积物颗粒粒径对细菌群落结构的影响51-52
• 3.7.3 有机碳对细菌群落结构的影响52
• 3.7.4 营养物质对细菌群落结构的影响52-54
• 4 结论54-56
• 参考文献56-67
• 致谢67-68
• 个人简历68
• 撰写或已发表论文68
• 参会经历68

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