热带西太平洋海区中上层海水及马鲁古海峡柱状深海沉积物微生物群落多样性研究

发布时间：2017-09-28 21:29

  本文关键词：热带西太平洋海区中上层海水及马鲁古海峡柱状深海沉积物微生物群落多样性研究

  更多相关文章： 热带西太平洋 微生物群落结构多样性 16S rRNA基因 V4可变区

【摘要】：热带西太平洋海区中来源不同的水团相汇集,表层及中层洋流复杂,其中北赤道流(NEC)流入该区域后分支成为向北的黑潮(Kuroshio)和向南的棉兰老流(MC),棉兰老流向南继续形成印尼贯穿流(ITF),最终实现海水从太平洋到印度洋的输送,这样的洋流及水团分布影响着该区域表层和中层海水以及成年累月沉降而成的海底沉积物的微生物群落结构。本文主要针对西太平洋海区洋流主流系的表层和中层两个深度海水及马鲁古海峡单个柱状深海沉积物表层和2m深处的微生物群落结构进行分析。在西太平洋海区洋流主流系上选取10个站位水深5m和500m的20个样品,通过高通量测序分析微生物基因组16S rRNA基因的V4可变区多样性,以此探究此区域中不同站位两个深度微生物群落结构分布特点。在所有样品中,变形菌门(Proteobacteria)的丰度均占主要优势,而表层5m样品中受光照条件的影响使得变形菌门(Proteobacteria)和光合自养型的蓝藻门(Cyanobacteria)成为共同优势类群：在500m深处样品中,泉古菌(Crenarchaeota)的丰度较高,成为第二高丰度值的类群；5m和500m深度的海水中有着截然不同的特征性的微生物群落结构,而在不同地理位置的洋流及水团的影响相比深度这一主要因素较微弱,而且未呈现出群落结构规律性的变化；E121.5.12的微生物群落结构与其他样品差异较大,原因可能是由于其所处的地理位置上表层洋流对其产生的影响,E121.5站位位于巴士海峡,长期受到表层洋流黑潮与南海区域内的环流的共同影响,使得该站位表层的样品中光合自养类的蓝藻门类群并未出现高的丰度值,反而疣微菌门(Verrucomicrobia)的丰度值很高。大范围内的西太平海区表层和中层海水中微生物群落多样性的分析对于掌握该区域微生物分布基本情况及进一步推进功能群落、微生物与环境关系的研究奠定了重要基础。沉积样品取自西太平洋海区中的马鲁古海峡的1250米深处,此区域受到棉兰老流和印尼贯穿流的强烈影响。通过16S rRNA基因克隆库的建立,以探究该柱状沉积样品中表层和2m深处古菌和细菌的群落结构及其垂直分布特点。在表层沉积样品中,共分离得到14个细菌门类,其中γ-变形菌(Gammaproteobacteria),浮霉菌门(Planctomycetes),α-变形菌门(Alphaproteobacteria),6-变形菌门(Deltproteobacteria)占主要优势,但是古菌门类仅仅局限于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)两种门类,其中泉古菌占绝对优势约99%,而且在所有的古菌16S rRNA基因克隆中的90%都是与氨氧化过程相关的类群,这意味着在柱状沉积物的表层氨氧化古菌对于化学合成过程有着重要的意义。相反在2m深处,只获得6个细菌门类,其中γ-变形菌(Gammaproteobacteria)目厚壁菌门(Firmicutes)占有绝对优势,但是在2m深处沉积物中却没有检测到古菌16S rRNA基因。表层沉积物中微生物的多样性远远高于2m深处沉积物,而且在表层及2m深处沉积物中均发现特有的细菌门类。同时也对这两个样品中的元素含量及粒径进行了测定,在表层元素C, TOC和S的含量远远高于2m深处,而元素P的含量却恰恰相反。通过进一步分析发现,微生物群落结构的分布特点与沉积物元素含量的差异相吻合,这也许是洋流对于该区域物质运输以及沉积的影响,并为进一步的功能基因研究奠定了基础。
【关键词】：热带西太平洋 微生物群落结构多样性 16S rRNA基因 V4可变区
【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】：Q938.8
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 前言11-27
• 1 微生物多样性11-12
• 2 海洋微生物生态学12-17
• 2.1 海洋微生物参与碳循环13-15
• 2.2 海洋微生物参与氮循环15
• 2.3 海洋微生物参与硫循环15-17
• 3 海洋微生物群落多样性研究方法17-23
• 3.1 传统富集培养方法17
• 3.2 分子生物学方法17-23
• 3.2.1 分子生态学17-19
• 3.2.2 核糖体RNA基因和功能基因分析19-22
• 3.2.3 高通量测序技术22-23
• 4 热带西太平洋海区及马鲁古海峡生态特征23-26
• 5 本论文的研究意义及目的26-27
• 第二章 热带西太平洋海区中上层海水微生物群落多样性的研究27-47
• 1 材料与方法28-32
• 1.1 实验材料28-29
• 1.1.1 样品来源28-29
• 1.1.2 试剂及仪器设备29
• 1.2 实验方法29-32
• 1.2.1 环境基因组的提取29-30
• 1.2.2 PCR扩增及条件优化30-31
• 1.2.3 高通量测序31
• 1.2.4 数据分析31-32
• 2 结果与讨论32-46
• 2.1 OUT分析及物种注释32-38
• 2.1.1 OUT分析32-34
• 2.1.2 物种注释34-35
• 2.1.3 物种丰度聚类35-38
• 2.2 样品复杂度分析---Alpha多样性38-40
• 2.3 多样品比较分析---Beta多样性40-46
• 2.3.1 Beta多样性指数40-42
• 2.3.2 PCoA分析42-43
• 2.3.3 样品聚类分析43-46
• 3 小结与展望46-47
• 第三章 马鲁古海峡深海柱状沉积物微生物群落多样性研究47-62
• 1 材料与方法48-54
• 1.1 实验材料48
• 1.2 实验试剂、设备及软件48-49
• 1.2.1 试剂48-49
• 1.2.2 设备49
• 1.2.3 软件49
• 1.3 实验方法49-54
• 1.3.1 环境基因组DNA提取49-50
• 1.3.2 PCR扩增50-51
• 1.3.3 克隆库构建51-53
• 1.3.4 多样性指数计算53
• 1.3.5 系统发育分析53-54
• 1.3.6 元素含量测定54
• 2 结果与讨论54-61
• 2.1 元素含量54-55
• 2.2 克隆库建立与多样性分析55-56
• 2.2.1 古菌与细菌16S rDNA克隆库55
• 2.2.2 多样性指数分析55-56
• 2.3 古菌系统进化分析及其多样性56-57
• 2.4 细菌系统进化分析57-59
• 2.5 表层及2m深处沉积样品古菌与细菌群落结构对比59-61
• 3 小结与展望61-62
• 结论62
• 创新性62-63
• 参考文献63-71
• 附录171-72
• 附录272-73
• 致谢73-74
• 个人简历74-75
• 在学期间发表的学术论文与研究成果75

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本文编号：938217