【摘要】： 熱液口生態(tài)系統(tǒng)自從1977年發(fā)現(xiàn)以來,被譽(yù)為“生命綠洲”。熱液口生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)“生物圈”的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的了解。熱液噴發(fā)物含有大量的化學(xué)物質(zhì)和能量,由此孵育了耐高溫、高壓和分解有毒氣體并且不依靠太陽能生活的大量生物。這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境特征被認(rèn)為與地球生命形成早期的環(huán)境特征相似,因此研究熱液生命系統(tǒng)中的嗜壓、嗜熱等極端微生物無疑具有重大的意義。 古菌的氨氧化作用是在2005年以來發(fā)展的新課題。一直以來,科學(xué)家認(rèn)為β-和γ-類型的細(xì)菌在氨氧化作用中占主導(dǎo)地位,古菌并不具備氨氧化的功能。但在2005年科學(xué)家通過基因組的研究發(fā)現(xiàn)古菌16S rRNA與類似細(xì)菌amoA的基因并排排列。同年分離得到了以氨為唯一能量來源的中溫泉古菌,使得古菌能夠進(jìn)行氨氧化這一理論得到證實(shí)。隨之而來的問題是,在其他生態(tài)系統(tǒng)中,是否也存在古菌的氨氧化作用?其多樣性如何?不同生態(tài)系統(tǒng)古菌與細(xì)菌的氨氧化作用如何?哪些類型的古菌具有氧化氨的功能? 本論文以2005年Atlantic/Alvin科學(xué)考察船中美聯(lián)合取樣得到的硫化物和同年中國“大洋一號(hào)”科學(xué)考察船取得的熱液區(qū)沉積物樣品為實(shí)驗(yàn)材料,對(duì)3個(gè)硫化物和15個(gè)沉積物樣品進(jìn)行氨氧化古菌的多樣性及定量分析,并對(duì)2個(gè)硫化物和墨西哥灣沉積柱的甲烷菌進(jìn)行多樣性調(diào)查。 對(duì)硫化物氨氧化古菌的多樣性分析表明熱液口硫化物的氨氧化古菌多樣性并不豐富,但是序列比較特異。溫度較低的樣品的多樣性比較豐富,溫度較高的樣品的多樣性較低。所有3個(gè)樣品的克隆子分成兩個(gè)類型,定義為Chimney Group I和Chimney Group II。兩個(gè)類型間序列具有明顯的區(qū)別,平均相似性為80%。其中Chimney Group I與日本海的沉積物有較高的同源性(94%),而Chimney Group II與NCBI基因庫的克隆子最高同源性也僅為89%。說明這個(gè)類型的克隆子序列比較新,有可能是存在于熱液口硫化物中的特異氨氧化古菌。 對(duì)硫化物的一個(gè)樣品進(jìn)行古菌16S rRNA的多樣性分析表明氨氧化古菌并不屬于MG1。16S rRNA來自嗜熱泉古菌Desulfurooccales、Thermoproteales和Thermococcales。定量分析也表明氨氧化古菌amoA基因與古菌16S rRNA基因的拷貝數(shù)比例為6:94,這樣的一個(gè)比例應(yīng)該是比較容易的檢測(cè)到,所以有可能這個(gè)樣品中的氨氧化古菌與MG1并無關(guān)系。 對(duì)熱液口沉積物的古菌amoA基因及古菌16S rRNA的多樣性分析表明,古菌amoA序列與深海來源的克隆子序列有比較高的同源性,表明熱液口沉積物與深海沉積物的氨氧化古菌有相似起源。同樣對(duì)16S rRNA多樣性的分析表明,熱液口沉積物的克隆子全部屬于MG1,因此熱液口沉積物的氨氧化古菌可能來自MG1這個(gè)廣泛存在的類型。在熱液口沉積物與西太平洋暖池區(qū)沉積物的比較中,兩者有比較大區(qū)別,兩者的OTUs類型完全獨(dú)立,不互相包含。此外暖池區(qū)沉積物中部分克隆子來自Marine Bethic Group。說明熱液口沉積物與其它沉積物的氨氧化古菌還是有比較大區(qū)別。 通過Real-Time PCR定量分析所有沉積物樣品(16個(gè))中的古菌16S rRNA、AOA-amoA和AOB-amoA。結(jié)果表明古菌amoA基因在沉積物中的含量豐富,且與細(xì)菌amoA的含量相似或更高,表明在熱液口沉積物中古菌氨氧化比細(xì)菌氨氧化的作用更重要。在熱液口沉積物中的氨氧化古菌16S r RNA基因數(shù)量從4.598×10~4拷貝/克(干重)～7.027×10~7拷貝/克(干重),古菌amoA基因數(shù)量從4.597×10~4拷貝/克(干重)～6.701×10~6拷貝/克(干重),細(xì)菌amoA基因的數(shù)量從1.182×10~4拷貝/克(干重)～2.302×10~6拷貝/克(干重),氨氧化古菌與氨氧化細(xì)菌的數(shù)量比值在0.75～170之間。相關(guān)性分析表明古菌16S rRAN與古菌amoA基因存在相關(guān)性(r=0.652,n=16,P㩳0.01),古菌amoA拷貝數(shù)與有機(jī)物含量(包括有機(jī)氮、有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì))、無機(jī)氮、總氮、及NH4+、NO3-、NO2-和硝化潛勢(shì)、pH值有顯著(P㩳0.01)或相關(guān)(P㩳0.05)關(guān)系,細(xì)菌amoA拷貝數(shù)與有機(jī)質(zhì)含量、無機(jī)氮、總氮、及NH_4~+、NO_3~-、NO_2~-和硝化潛勢(shì)、pH值有顯著相關(guān)(P㩳0.01)或相關(guān)(P㩳0.05)關(guān)系。古菌amoA基因數(shù)量與細(xì)菌amoA基因數(shù)量間也存在顯著相關(guān)(P㩳0.01,12個(gè)位點(diǎn))或相關(guān)(P㩳0.05,4個(gè)位點(diǎn))關(guān)系。 此外本論文利用甲烷菌輔酶M的編碼基因mcrA對(duì)熱液口硫化物及墨西哥灣沉積物的甲烷菌群進(jìn)行多樣性調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在這兩個(gè)甲烷含量豐富的地區(qū)甲烷菌類型完全不同。在熱液噴發(fā)成因的熱液口地區(qū),甲烷產(chǎn)生菌占主導(dǎo)地位;在熱成因墨西哥灣地區(qū),甲烷氧化菌占主導(dǎo)地位。 本論文回答了前文提出的氨氧化古菌在洋脊熱液區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)多樣性及生態(tài)作用問題,無疑對(duì)古菌氨氧化作用的研究更進(jìn)了一步,也必將推動(dòng)古菌氨氧化作用的更深入的研究。同時(shí)本文以熱液口樣品為研究對(duì)象,對(duì)揭示熱液口生態(tài)系統(tǒng)起到了一定的作用。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 1-1 世界上主要的熱水活動(dòng)區(qū)域分布圖Fig. 1. The global distribution areas about the seafloor hydrothermal activities1.2.2 熱液口周圍生態(tài)環(huán)境的成因研究發(fā)現(xiàn)，大洋地殼上的海液循環(huán)是在熱液口周圍環(huán)境中生成熱液噴口的主要過程。在大洋擴(kuò)張中心，由于活躍的海底擴(kuò)張帶對(duì)熱收縮和地震斷陷的響應(yīng)而產(chǎn)生斷裂和裂縫，這樣海水就沿著新形成的大洋地殼的斷裂和裂縫深深地滲入大洋地殼。一小部分循環(huán)水靠近高溫的巖漿房，由于熱傳導(dǎo)的結(jié)果，使這部分水的溫度由 2℃升高至 400℃以上。這一機(jī)制驅(qū)動(dòng)了熱液對(duì)流系統(tǒng)并產(chǎn)生海底黑煙柱。大洋中脊熱泉噴出的熱液進(jìn)入海洋水體后，在熱浮力作用下迅速上升，并與周圍海水混合，熱液組分濃度迅速稀釋至原有的 10-4～10-5倍[14]�；旌虾蟮牧黧w在達(dá)到中性浮力前可上升數(shù)百米，同時(shí)發(fā)生側(cè)向擴(kuò)散，其擴(kuò)散范圍在空間尺度上可達(dá)數(shù)千公里，形成熱液流。熱液流的物理和化學(xué)特性與周圍海水區(qū)別鮮明，通

輸出末端限制性片段的大小和強(qiáng)度圖。測(cè)序儀上輸出的圖譜含有的不同波峰越多，則表明微生物種類越豐富。通過比較不同樣品圖譜間的峰的異同，可以為評(píng)估樣品微生物多樣性提供更敏感的數(shù)量化基礎(chǔ)，從而為比較樣品之間的關(guān)系提供一種依據(jù)。但是單純的 T- RFLP 可以提供微生物的種類和相對(duì)數(shù)量的信息。但是還無法確定是何種微生物，定性信息不足[109]。結(jié)合克隆文庫分析[110-111]或者核酸雜交分析[112]，就能確定微生物的種類。

圖 2-1 2005 年大洋一號(hào)采樣的熱液區(qū)沉積物采樣圖Fig.2-1 Sketch of samples’ locations in the world

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9 ;有色冶金物理化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的開拓者與教育家[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1992年03期

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本文編號(hào)：2755871