荣成月湖潮间带趋磁细菌的周年变化与环境的关系及培养

发布时间：2017-08-20 04:29

  本文关键词：荣成月湖潮间带趋磁细菌的周年变化与环境的关系及培养

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【摘要】：月湖位于中国山东半岛东部,是一个典型的北方滨海p 湖。在月湖的东北部潮间带表层沉积物中存在大量的趋磁细菌(Magnetotactic Bacteria,MTB),包括多细胞趋磁原核生物(Multicellular magnetotactic prokaryotes,MMPs)。目前已在这里发现的有桑葚型MMPs(spherical MMPs)和菠萝型MMPs(ellipsoidal MMPs)。我们选择了这两类MMPs优势度各自显著的两个区域为调查取样点,分别标记为A点(淡水流经区内)和B点(淡水流经区边缘),对它们的丰度周年变化,及其与环境因子的关系进行了研究。同时我们通过改进培养基和培养方法对该区域的趋磁细菌进行实验室培养。两个取样点皆处于低潮区。样品采集于2012年9月至2013年12月期间,平均两周采集一次。相比较,A点环境因子的变化比B点剧烈。两种MMPs在两个点处的优势度存在差异,A点处桑葚型MMPs占优势,B点菠萝型MMPs占优势,这可能是由于它们各自适应环境能力不同。桑葚型MMPs拥有较强的适应能力,能够在变化剧烈的环境生存;而菠萝型MMPs对环境条件要求苛刻,需要一个更稳定的生存环境。两种MMPs丰度的周年变化显著,都是夏季与秋季高,冬季与春季低。但两种MMPs丰度达到最高峰的时间不同。桑葚型MMPs先于菠萝型MMPs到达最高峰,这可能是由于两种MMPs的适宜温度不同。菠萝型MMPs生存适于较宽温度范围,桑葚型MMPs适于在较高温度下生存。盐度、SO42-、总有机碳、总硫等因子可能对桑葚型MMPs的丰度变化影响较大;PO34-、SiO32-等因子可能对菠萝型MMPs丰度变化有影响。我们在实验室获得了两种趋磁球菌的培养株,它们都分离自荣成月湖潮间带,暂时命名为RO-1与RO-2。通过人工培养,在培养7天后两种细菌的浓度皆可达到106 ind./m L以上。RO-1在光镜下观察呈卵球型,大小为1.91±0.30μm×2.28±0.44μm;电镜下菌体内磁小体呈簇状分布,不成链,磁小体形态均为棱柱型,成分为Fe3O4;每个菌体有1-2束鞭毛,生于菌体两侧,由多条纤丝组成;运动轨迹为螺旋形,运动速度为58.8±14.9μm/s。RO-2在光镜下观察亦呈卵球型,大小为1.17±0.13μm×1.48±0.17μm;电镜下菌体内磁小体呈链状排列,多为一条链,少数存在两条链,磁小体形态均为棱柱型,成分为Fe3O4;每个菌体有1-2条鞭毛,生于菌体两侧;运动轨迹为螺旋形,运动速度为163.4±61.8μm/s。经过16S rDNA基因序列分析,RO-1与Uncultured bacterium clone XCQD60(KM083512)相似性最高,为96.7%。RO-2与Uncultured Magnetococcus sp.clone MRC-2(KJ591588)相似性最高,为98.0%;与MC-1的相似性为96.9%,与MO-1的相似性为93.4%。两种趋磁细菌均属α-变形菌纲,是未得到纯培养的新种。
【关键词】：趋磁细菌 多细胞趋磁原核生物 周年变化 微生物培养 月湖
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q93
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 引言14-45
• 1.1 趋磁细菌简介14-19
• 1.2 趋磁细菌的系统发育多样性19-22
• 1.2.1 α-变形菌纲趋磁细菌20-21
• 1.2.2 δ-变形菌纲趋磁细菌21
• 1.2.3 γ-变形菌纲趋磁细菌21
• 1.2.4 硝化螺菌门趋磁细菌21
• 1.2.5 其他种类21-22
• 1.3 多细胞趋磁原核生物22-30
• 1.3.1 多细胞趋磁原核生物概述23-25
• 1.3.2 多细胞趋磁原核生物的磁小体与内含物25-27
• 1.3.2.1 桑葚型MMPs的磁小体25
• 1.3.2.2 菠萝型MMPs的磁小体25
• 1.3.2.3 松球型MMPs的磁小体25-27
• 1.3.2.4 MMPs的内含物27
• 1.3.3 多细胞趋磁原核生物的运动特点27-28
• 1.3.4 多细胞趋磁原核生物的生活史28-30
• 1.4 趋磁细菌的生态分布特征30-35
• 1.5 趋磁细菌的分离与培养35-42
• 1.6 趋磁细菌的研究意义和作用42-43
• 1.6.1 生命起源与生物进化42
• 1.6.2 磁小体的应用与生物矿化42-43
• 1.6.3 地球化学循环43
• 1.7 本研究的意义43-45
• 第二章 荣成月湖潮间带多细胞趋磁原核生物的周年变化与理化因子间的关系45-68
• 2.1 材料与方法45-50
• 2.1.1 采样点描述45-46
• 2.1.2 样品的采集46-47
• 2.1.2.1 沉积物样品46-47
• 2.1.2.2 孔隙水样品47
• 2.1.3 环境因子的测定47-48
• 2.1.3.1 沉积物环境因子的测定47-48
• 2.1.3.2 孔隙水环境因子的测定48
• 2.1.4 趋磁生物的收集与计数48-49
• 2.1.5 数据分析49-50
• 2.2 结果50-63
• 2.2.1 MMPs的垂直分布50-51
• 2.2.2 MMPs的周年变化51-54
• 2.2.2.1 两种MMPs的优势度51-53
• 2.2.2.2 MMPs的周年变化规律53-54
• 2.2.3 单细胞MTB的丰度及周年变化54-55
• 2.2.4 环境因子的周年变化55-59
• 2.2.5 MMPs的丰度与环境因子间的关系59-63
• 2.2.5.1 MMPs与环境因子间的Pearson相关性分析59-62
• 2.2.5.2 MMPs的分布与粒径间的关系62
• 2.2.5.3 MMPs与温度的关系62-63
• 2.3 讨论63-67
• 2.3.1 两种MMPs的分布63-64
• 2.3.2 温度的影响64
• 2.3.3 盐度的影响64-65
• 2.3.4 TOC的影响65
• 2.3.5 TS的影响65
• 2.3.6 SO42-的影响65-66
• 2.3.7 pH的影响66
• 2.3.8 其它营养盐的影响66-67
• 小结67-68
• 第三章 荣成月湖潮间带趋磁细菌的分离培养68-89
• 3.1 材料与方法68-75
• 3.1.1 样品的采集68
• 3.1.2 趋磁微生物的富集68
• 3.1.3 培养基68-71
• 3.1.4 培养71-72
• 3.1.5 透射电子显微镜观察72-73
• 3.1.6 系统发育学分析73-75
• 3.2 结果75-85
• 3.2.1 RO-1 的培养76-80
• 3.2.1.1 形态观察76-77
• 3.2.1.2 磁小体77-79
• 3.2.1.3 培养状况79-80
• 3.2.2 RO-2 的培养80-83
• 3.2.2.1 形态观察80-81
• 3.2.2.2 磁小体81-83
• 3.2.2.3 培养状况83
• 3.2.3 细胞内含物83-84
• 3.2.4 序列分析84-85
• 3.3 讨论85-88
• 小结88-89
• 第四章 结论、创新点与展望89-92
• 4.1 结论89-90
• 4.2 创新点90
• 4.3 展望90-92
• 参考文献92-102
• 课题资助102
• 作者简历102-103
• 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果103-104

【参考文献】

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1 张蕊;潮间带沉积物海洋趋磁细菌的多样性及特征研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2014年

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本文编号：704653