近年來(lái),全球人為來(lái)源活性氮的過(guò)量排放破壞了河口及海洋近岸生態(tài)系統(tǒng),造成了部分生態(tài)功能喪失、生物多樣性減少、水體富營(yíng)養(yǎng)化、有害赤潮頻發(fā)等現(xiàn)象。氮是生物地球化學(xué)循環(huán)中的重要生源要素,是限制河口生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)力的元素之一,河口中氮的生物地球化學(xué)循環(huán)對(duì)河口生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力可持續(xù)性乃至全球環(huán)境變化都有影響。硝化作用作為連接固氮和反硝化作用的中心環(huán)節(jié),可以緩解河口環(huán)境中氨態(tài)氮的毒性,是全球氮循環(huán)的重要過(guò)程。氨氧化是硝化作用的第一步和限速步驟,將氨鹽(NH_4~+)氧化為亞硝酸根(NO_2~-),參與此過(guò)程的微生物主要是氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細(xì)菌(AOB),是富氮環(huán)境中重要的生物修復(fù)過(guò)程,具有重要的生態(tài)學(xué)意義。于2016年7月在遼河口采集實(shí)驗(yàn)樣品,運(yùn)用分子生物學(xué)的方法研究遼河口古菌、細(xì)菌和氨氧化微生物的豐度和群落結(jié)構(gòu)。主要研究?jī)?nèi)容及其結(jié)果如下:1、采用Illumina Miseq測(cè)序技術(shù)進(jìn)行古菌和細(xì)菌16S rRNA基因序列分析。結(jié)果表明:遼河口表層沉積物中細(xì)菌多樣性高于古菌多樣性,近岸細(xì)菌和古菌多樣性高于遠(yuǎn)岸。主要古菌群落為奇古菌門(Thaumarchaeota,72.73%)和廣古菌門(Euryarchaeota,25.05%);細(xì)菌群落組成中變形菌門(Proteobacteria,61.94%)為該河口的優(yōu)勢(shì)菌群,其次為擬桿菌門(Bacteroidetes,11.21%)和酸桿菌門(Acidobacteria,5.59%)。2、采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)確定古菌、細(xì)菌16S rRNA和氨單加氧酶(amoA)基因的豐度。結(jié)果表明:古菌16S rRNA基因豐度變化范圍為1.05×10~8~1.31×10~9 copies/g;細(xì)菌16S rRNA基因豐度在3.05×10~(10)~1.37×10~(12)copies/g之間變化,比古菌豐度高出2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。AOA amoA基因豐度變化范圍為3.10×10~6~2.85×10~7 copies/g;AOB amoA基因豐度在6.59×10~5~1.20×10~7 copies/g之間變化,所有站位AOA豐度均高于AOB。3、采用構(gòu)建amoA基因克隆文庫(kù)的方法分別研究氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細(xì)菌(AOB)的群落結(jié)構(gòu)及其受到環(huán)境因素的影響。系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果表明:AOA amoA基因序列分別聚為不同的4簇(ClusterⅠ~Ⅳ),主要類群為Nitrosopumilus和Nitrosophaera,Nitrosopumilus為最大的類群;除了1號(hào)和5號(hào)站位外,其余所有站位的序列均被檢測(cè)到在這一簇。AOB amoA基因序列分別聚為不同的2簇(Cluster A和Cluster B),第一簇為亞硝化單胞菌(Nitrosomonas),包含9條序列;第二簇的分類地位未知,主要來(lái)源于河口沉積物和濕地土壤。4、群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)表明:影響表層沉積物中AOA群落分布的主要水環(huán)境因子為鹽度(Salinity)、酸堿度(pH)、氨鹽(NH_4~+)和電導(dǎo)率(Cond),但是并沒有發(fā)現(xiàn)水環(huán)境因子對(duì)遼河口沉積物AOB群落的顯著影響。沉積物環(huán)境因子中對(duì)AOA群落結(jié)構(gòu)影響顯著的有砂質(zhì)含量(Sand)、泥含量(Silt)和總磷(TP),對(duì)AOB群落結(jié)構(gòu)影響顯著的有砂質(zhì)含量(Sand)和泥含量(Silt)。由此可見,不同環(huán)境條件下微生物的群落結(jié)構(gòu)存在空間異質(zhì)性,不同微生物對(duì)同一環(huán)境條件的響應(yīng)亦不同。本研究以遼河口近岸表層沉積物為研究對(duì)象,從微生物分子生態(tài)學(xué)的角度研究氨氧化過(guò)程,以揭示遼河口沉積物中的古菌、細(xì)菌和氨氧化微生物的豐度和群落結(jié)構(gòu)特征,研究結(jié)果將有助于加深河口區(qū)域微生物參與生物地球化學(xué)循環(huán)的認(rèn)識(shí)。
【學(xué)位單位】：大連海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X52
【部分圖文】：

圖 2-1 采樣站位圖Fig.2-1 Distribution of sampling stations對(duì)每個(gè)站位的水樣和沉積物樣進(jìn)行環(huán)境參數(shù)的測(cè)定。其中，底層水的溫度（Temp）、（Salinity）、pH、電導(dǎo)率（Cond）通過(guò)美國(guó) YSI 556MPS 便攜式多參數(shù)水質(zhì)測(cè)量?jī)x測(cè)定；溶氧（DO）采用碘量法測(cè)定，氨氮（(NH4+）、亞硝酸鹽(NO2-）、硝酸鹽(NO3-）酸鹽（PO43-）分別采用次溴酸鹽氧化法、萘乙二胺分光光度法、鋅-鎘還原法和磷鉬光光度法測(cè)定；具體的操作步驟參照 GB17378.4-2007。沉積物的總有機(jī)碳（TOC）、（TP）和總氮（TN）分別用重鉻酸鉀氧化-還原容量法、分光光度法和凱式滴定法；粒度（Grain size）采用激光粒度分析儀進(jìn)行測(cè)定；具體的操作步驟參照7378.5-2007。.2 基因組 DNA 提取使用 DNA PowerSoil Total DNA Isolation Kit 提取試劑盒（MO BIO，USA）從 0.25沉積物樣品中提取基因組 DNA（具體操作過(guò)程參照說(shuō)明書進(jìn)行），采用 1.5%（w/v）

圖 2-2 DNA 電泳條帶Figure 2-2 Electrophoresis results of DNA.2.3 16S rRNA 基因的 PCR 擴(kuò)增結(jié)果由通用引物進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增后，結(jié)果如圖 2-3，所有站位均含古菌和細(xì)菌 16S rRNA因片段，且目的條帶單一，空白對(duì)照無(wú)污染。圖 2-3 16S rRNA 基因的 PCR 擴(kuò)增條帶

圖 2-2 DNA 電泳條帶Figure 2-2 Electrophoresis results of DNA2.3 16S rRNA 基因的 PCR 擴(kuò)增結(jié)果由通用引物進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增后，結(jié)果如圖 2-3，所有站位均含古菌和細(xì)菌 16S rR因片段，且目的條帶單一，空白對(duì)照無(wú)污染。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2828443