洪湖沉積物微生物垂直分布及其對環(huán)境變化的響應.pdf

1、洪湖是長江中上游典型的過水型湖泊,近幾十年養(yǎng)殖業(yè)以及工農業(yè)活動使洪湖嚴重富營養(yǎng)化。為研究不同深度的沉積物中TC、TOC和TN等營養(yǎng)物質和微生物的相互作用和協(xié)同演化,本實驗截取了一個長70 cm的沉積柱,并根據(jù)同位素定年的分析,得出0-70 cm沉積柱對應117年的沉積歷史；同時還測定了營養(yǎng)元素和理化性質的垂直變化。分析顯示,在37 cm以下(1965年以前)的沉積物中營養(yǎng)元素保持較低水平；從1965年開始,TC、TOC和TN等指標的含量

2、逐漸升高,并在1998年(22～24 cm)出現(xiàn)一個最高峰,在20 cm之后趨于穩(wěn)定。在此基礎上,分別截取了上層(10～12 cm)、中層(22～24 cm)和下層(52～57 cm)三個具有典型差異的反映人為和自然環(huán)境變化的沉積層次進行微生物學研究。共構建6個細菌和古菌的16S rDNA克隆文庫,以限制性酶切片段長度多態(tài)性(RFLP)測定了其豐度及多樣性,并完成了測序和系統(tǒng)發(fā)育分析。
　　 結果顯示,三個層次中細菌群落組成涵蓋

3、了變形細菌(Proteobacteria)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)、綠彎菌門(Chloroflexi)、酸桿菌門(Acidobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、浮霉菌門(Planctomycetes)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、綠菌門(Chlorobi)、放線菌門(Actinobacteria)等類群。其中最上層和最下層的細菌群落結構均以擬桿菌門為主,分別占到細菌總克隆子數(shù)的77％和8

4、8％。中間層次類群豐富,分布較為均勻,除δ變形細菌略高(19％)外,其他類群所占比例差異相對較小或不明顯。這與1998年特大洪水有關。
　　 不同深度的沉積物中古菌類群均由泉古菌門(Crenarchaeota)和廣古菌門(Euryarchaeota)兩大類組成,但不同層次間古菌類群組成差異明顯。除硫球菌目(Desulfurococcales)是中間層所獨有類群,最下層則以鹽桿菌綱(Halobacteria)和熱球菌綱(Therm

5、ococci)為獨有類群；熱原體綱在上層和中間層均保持較高比例(分別為31％和30％),在最下層則明顯減少(13.9％)；甲烷微菌目與熱原體綱的垂直分布相似,表現(xiàn)出共減少的趨勢,暗示二者可能有共同的營養(yǎng)需求或者在生理代謝上相互依賴。此外,不同深度泉古菌克隆子的比例也有差異,在上層的比例為55％,中間層為52％,而在下層最高,為63％。
　　 總之,由于C、N等營養(yǎng)條件的巨大差異,不同深度微生物群落結構具有明顯的垂直變化,特別是中