静磁场对不同来源淡水沉积物样品中趋磁细菌群落的影响
发布时间：2021-09-25 10:45
磁场作为一种物理现象普遍存在于宇宙当中,而地球磁场对生命的起源和发展有至关重要的作用。趋磁细菌（Magnetotactic bacteria,MTB）是地球上古老的微生物之一,其能吸收外界环境中的铁、硫元素进而在体内形成磁性纳米颗粒,且广泛存在于淡水、咸水和潮湿土壤环境。由于MTB体内有强磁性物质存在使得其能沿着地球磁场和外加的磁场进行定向移动,因此其是研究微生物磁场适应机制的理想生物。目前,磁场对MTB影响的研究主要集中在单一菌株下,缺乏对MTB菌群作用的系统研究。本文选取三种不同来源淡水沉积物（查干湖、扎龙湿地和长江）中MTB为研究对象,通过控制外加静磁场强度（地磁场0.5 Gs、50 Gs和100 Gs）以及50 Gs下曝磁时长（1周、5周、8周和11周）分别对淡水MTB进行处理;采用磁纯化技术获取不同磁场强度和不同曝磁时长下淡水样品中的MTB,进而运用Hiseq2500高通量测序技术、qPCR技术以及PICRUSt预测解析MTB在不同磁场强度和不同曝磁时长的系统发育多样性、数量及功能。探究淡水MTB在磁场作用下的生长过程中菌群丰度的变化情况,揭示磁场对MTB群落功能的影响。不同...
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淡水沉积物采样区Fig.2-1Samplingareaforfreshwatersediments表层沉积物样品的采集：2018年7-10月，采用抓斗式的采泥器对长江中游、查干湖和扎龙湿地表层沉积物（0-5cm）样品进行采集
静磁场对不同来源淡水沉积物样品中趋磁细菌群落的影响22图3-3淡水沉积物样品中MTB多样性指数与曝磁时间的关系（a和c，地磁场；b和d，50Gs）Fig.3-3RelationshipbetweenMTBdiversityindexandexposuretimesinfreshwatersedimentsamples(aandc,geomagneticfield;bandd,50Gs)3.1.3磁场强度对MTBBeta多样性的影响通过非加权组平均法（UPGMA）分析不同磁场强度下查干湖样品中MTB的Beta多样性（图3-4）。结果显示，0.5Gs和50Gs磁场下的样品靠的较近，且枝长也相较100Gs磁场下的样品短，说明0.5Gs磁场和50Gs磁场下样品的MTB组成较为相近。这表明适当的增加磁场（≤50Gs）对查干湖样品中MTB的物种组成影响不大，但超过这一范围则会使物种的组成产生较大的变化。图3-4不同磁场强度下查干湖样品中MTB的Beta多样性（a，UPGMA分析；b，NMDS分析）Fig.3-4TheBetadiversityofMTBinChaganlakesampleswithdifferentmagneticfieldintensities(a,UPGMAanalysis;b,NMDSanalysis)采用基于Weighted-UniFrac算法的非度量多维标定法（NMDS）来深入剖析各磁场强0123456789101123412345678910112340246810120.00.10.20.30.40.50.60246810120.000.050.100.150.200.250.300.350.40y=-0.00286x2-0.0635x+3.746R2=0.253P<0.01ShannonIndexTime(week)y=-0.0745x2+0.112x+3.582R2=0.281P<0.01ShannonIndexTime(week)abcdy=0.0657e0.098xR2=0.265P<0.01SimpsonIndexTime(week)y=0.0763e0.085xR2=0.307P<0.01SimpsonIndexTime(week)
结果与分析23度下MTB群落组成的相似程度查干湖的各样品大致被分布在三个区域，每个区域为一种磁场强度的样品（图3-4）。从图中可以看出，50Gs和100Gs磁场强度的各自平行样品间距离较远，而0.5Gs三个平行样品的间距较校说明50Gs和100Gs磁场强度对样品MTB群落组成的影响较0.5Gs大。NMDS分析的Stress的值小于0.2，表明此分析具有可靠性。对不同磁场强度下扎龙湿地样品的UPGMA分析如图3-5所示，聚类结果表明扎龙湿地0.5Gs样品和50Gs样品聚在一起，说明50Gs以下的磁场强度对扎龙湿地样品中MTB的物种组成的影响较小，而100Gs磁场对MTB的物种组成存在较大的影响。这与查干湖样品的分析结果相似。利用基于Weighted-UniFrac算法的NMDS分析评估扎龙湿地样品在不同磁场强度下MTB的Beta多样性。结果显示（3-5），三个磁场强度下的所有样品主要聚成两类，0.5Gs和50Gs的样品聚在一起成为一类，100Gs磁场的样品独自聚成一类（Stress=0.0408），这说明0.5Gs和50Gs磁场样品中MTB的菌落结构较为相似，这一结果与上述UPGMA分析的结果一致，更加印证了小于50Gs的磁场强度对扎龙湿地样品的MTB群落结构影响不大。图3-5不同磁场强度下扎龙湿地样品中MTB的Beta多样性（a，UPGMA分析；b，NMDS分析）Fig.3-5TheBetadiversityofMTBinZhalongwetlandsampleswithdifferentmagneticfieldintensities(a,UPGMAanalysis;b,NMDSanalysis)长江样品中MTB在0.5Gs、50Gs以及100Gs磁场强度下的Beta多样性如图3-5所示。运用Weighted-UniFrac算法对长江各磁场强度样品进行分析UPGMA分析（图3-6a）。根据层次聚类的结果可以看出，0.5Gs的样品和50Gs磁场的样品较近，且分枝的长度很短，说明50Gs磁场样品和0.5Gs样品在MTB物种的构成上相似。而100Gs磁场样品距其余两个磁场样品的分枝较?
本文编号：3409582
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淡水沉积物采样区Fig.2-1Samplingareaforfreshwatersediments表层沉积物样品的采集：2018年7-10月，采用抓斗式的采泥器对长江中游、查干湖和扎龙湿地表层沉积物（0-5cm）样品进行采集
静磁场对不同来源淡水沉积物样品中趋磁细菌群落的影响22图3-3淡水沉积物样品中MTB多样性指数与曝磁时间的关系（a和c，地磁场；b和d，50Gs）Fig.3-3RelationshipbetweenMTBdiversityindexandexposuretimesinfreshwatersedimentsamples(aandc,geomagneticfield;bandd,50Gs)3.1.3磁场强度对MTBBeta多样性的影响通过非加权组平均法（UPGMA）分析不同磁场强度下查干湖样品中MTB的Beta多样性（图3-4）。结果显示，0.5Gs和50Gs磁场下的样品靠的较近，且枝长也相较100Gs磁场下的样品短，说明0.5Gs磁场和50Gs磁场下样品的MTB组成较为相近。这表明适当的增加磁场（≤50Gs）对查干湖样品中MTB的物种组成影响不大，但超过这一范围则会使物种的组成产生较大的变化。图3-4不同磁场强度下查干湖样品中MTB的Beta多样性（a，UPGMA分析；b，NMDS分析）Fig.3-4TheBetadiversityofMTBinChaganlakesampleswithdifferentmagneticfieldintensities(a,UPGMAanalysis;b,NMDSanalysis)采用基于Weighted-UniFrac算法的非度量多维标定法（NMDS）来深入剖析各磁场强0123456789101123412345678910112340246810120.00.10.20.30.40.50.60246810120.000.050.100.150.200.250.300.350.40y=-0.00286x2-0.0635x+3.746R2=0.253P<0.01ShannonIndexTime(week)y=-0.0745x2+0.112x+3.582R2=0.281P<0.01ShannonIndexTime(week)abcdy=0.0657e0.098xR2=0.265P<0.01SimpsonIndexTime(week)y=0.0763e0.085xR2=0.307P<0.01SimpsonIndexTime(week)
结果与分析23度下MTB群落组成的相似程度查干湖的各样品大致被分布在三个区域，每个区域为一种磁场强度的样品（图3-4）。从图中可以看出，50Gs和100Gs磁场强度的各自平行样品间距离较远，而0.5Gs三个平行样品的间距较校说明50Gs和100Gs磁场强度对样品MTB群落组成的影响较0.5Gs大。NMDS分析的Stress的值小于0.2，表明此分析具有可靠性。对不同磁场强度下扎龙湿地样品的UPGMA分析如图3-5所示，聚类结果表明扎龙湿地0.5Gs样品和50Gs样品聚在一起，说明50Gs以下的磁场强度对扎龙湿地样品中MTB的物种组成的影响较小，而100Gs磁场对MTB的物种组成存在较大的影响。这与查干湖样品的分析结果相似。利用基于Weighted-UniFrac算法的NMDS分析评估扎龙湿地样品在不同磁场强度下MTB的Beta多样性。结果显示（3-5），三个磁场强度下的所有样品主要聚成两类，0.5Gs和50Gs的样品聚在一起成为一类，100Gs磁场的样品独自聚成一类（Stress=0.0408），这说明0.5Gs和50Gs磁场样品中MTB的菌落结构较为相似，这一结果与上述UPGMA分析的结果一致，更加印证了小于50Gs的磁场强度对扎龙湿地样品的MTB群落结构影响不大。图3-5不同磁场强度下扎龙湿地样品中MTB的Beta多样性（a，UPGMA分析；b，NMDS分析）Fig.3-5TheBetadiversityofMTBinZhalongwetlandsampleswithdifferentmagneticfieldintensities(a,UPGMAanalysis;b,NMDSanalysis)长江样品中MTB在0.5Gs、50Gs以及100Gs磁场强度下的Beta多样性如图3-5所示。运用Weighted-UniFrac算法对长江各磁场强度样品进行分析UPGMA分析（图3-6a）。根据层次聚类的结果可以看出，0.5Gs的样品和50Gs磁场的样品较近，且分枝的长度很短，说明50Gs磁场样品和0.5Gs样品在MTB物种的构成上相似。而100Gs磁场样品距其余两个磁场样品的分枝较?
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