草魚混養(yǎng)系統(tǒng)菌群結(jié)構(gòu)與功能多樣性的研究.pdf

1、草魚(Ctenopharyngodon idellus)是我國(guó)淡水經(jīng)濟(jì)魚類最負(fù)盛名的“四大家魚”之一,因其食性簡(jiǎn)單、餌料來源廣泛、產(chǎn)量高等特點(diǎn)常被放養(yǎng)于池塘、湖泊、水庫中,在我國(guó)淡水養(yǎng)殖中占有重要地位。不同種類混養(yǎng)是草魚池塘養(yǎng)殖的傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式之一,然而關(guān)于草魚混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能卻缺少的系統(tǒng)的理論解析。微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中發(fā)揮著巨大作用。它既是生產(chǎn)者能,可以利用光能或簡(jiǎn)單的無機(jī)物生產(chǎn)有

2、機(jī)物質(zhì),構(gòu)建細(xì)胞,又是消費(fèi)者、分解者和儲(chǔ)存者,是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的主要推動(dòng)者。因此,系統(tǒng)研究草魚混養(yǎng)系統(tǒng)中微生物群落組成和功能,具有十分重要的理論和實(shí)際意義。鑒于此,本研究綜合利用傳統(tǒng)的培養(yǎng)分離方法、熒光原位雜交技術(shù)、Biolog-Fco微平板分析法、變性梯度凝膠電泳(DGGE)等方法,分別對(duì)草魚不同混養(yǎng)系統(tǒng)中水體、底泥功能菌群的數(shù)量變化、細(xì)菌組成、以及群落功能多樣性進(jìn)行了研究,以期為不同草魚混養(yǎng)模式的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

3、主要研究結(jié)果如下:
　　1.草魚混養(yǎng)系統(tǒng)參與生源要素循環(huán)的菌群數(shù)量變動(dòng)研究
　　于2011年5月20日至10月15日對(duì)草魚、鰱(Hypophythalmichysmolitrix)和鯉魚(Cyprinus carpiD)不同混養(yǎng)系統(tǒng)水體、底泥參與碳、氮、磷等生源要素循環(huán)的相關(guān)微生物的數(shù)量變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,(1)養(yǎng)殖池塘細(xì)菌代謝含碳有機(jī)物中分解淀粉的細(xì)菌數(shù)量高于分解纖維素的細(xì)菌,水體中參與分解含碳有機(jī)化合物(淀粉、纖維

4、素)的細(xì)菌數(shù)量總體上是要低于底泥中的細(xì)菌數(shù)量;(2)在氮循環(huán)方面,水體中反硝化細(xì)菌的數(shù)量比硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌的數(shù)量低一個(gè)數(shù)量級(jí);(3)在磷循環(huán)方面,水體和底泥中代謝有機(jī)磷和無機(jī)磷的細(xì)菌數(shù)量差別不大,都是在八月份的數(shù)量較高,水體中參與磷循環(huán)(分解有機(jī)磷和無機(jī)磷)的細(xì)菌數(shù)量總體上是要高于于底泥中的細(xì)菌數(shù)量。
　　2.草魚混養(yǎng)系統(tǒng)細(xì)菌數(shù)量變動(dòng)和微生物群落功能多樣性的研究
　　于2011年5月20日至10月15日對(duì)淡水集約化養(yǎng)殖池

5、塘水體和泥樣進(jìn)行了調(diào)查,研究了草魚、鰱和鯉魚5種不同混養(yǎng)系統(tǒng)水體、底泥中的異養(yǎng)菌、弧菌的變化情況,并利用Biolog ECO微板對(duì)水體和底泥的微生物群落代謝變化進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,養(yǎng)殖過程中水體和底泥異養(yǎng)細(xì)菌、弧菌的數(shù)量波動(dòng)性較大。在各養(yǎng)殖模式下,水體中異養(yǎng)菌數(shù)量的變化趨勢(shì)有所差異,底泥中異養(yǎng)菌數(shù)量的變化趨勢(shì)基本一致,總體呈下降趨勢(shì)。草魚單養(yǎng)模式水體中弧菌數(shù)量的變化趨勢(shì)與其它處理有所不同,在后期則顯著高于其它處理。底泥中各處理組弧菌數(shù)

6、量的變化趨勢(shì)基本一致,在七月份達(dá)到峰值。Biolog生態(tài)板研究結(jié)果顯示,不同模式環(huán)境中細(xì)菌群落對(duì)碳源利用以及細(xì)菌群落多樣性均存在差異。水體中,草魚和鰱魚混養(yǎng)系統(tǒng)(GS),草魚、鰱魚和鯉魚混養(yǎng)系統(tǒng)(GSC1、GSC2)的微生物群落代謝活性顯著低于草魚單養(yǎng)(G)、草魚和鯉魚(GC)組(p＜0.05)。底泥中,三元混養(yǎng)模式的微生物群落代謝活性要高于一元模式和二元模式。水體中草魚單養(yǎng)組的shannon指數(shù)和McIntosh(U)都顯著高于GS、

7、GSC1、GSC2組,底泥中GSC2組的shannon指數(shù)和McIntosh(U)的數(shù)值最大。
　　3.草魚混養(yǎng)系統(tǒng)微生物群落組成的研究
　　于2011年5月20日至10月15日利用PCR-DGGE技術(shù)對(duì)草魚、鰱和鯉魚不同混養(yǎng)系統(tǒng)底泥中的優(yōu)勢(shì)菌群進(jìn)行了調(diào)查研究,在養(yǎng)殖的前期、后期、末期,水體與底泥的DGGE凝膠圖譜中分別切下17條位置不同的條帶,這些條帶均為不可培養(yǎng)的細(xì)菌。其中水體10月份的草魚、鰱魚和鯉魚混養(yǎng)系統(tǒng)(GSC1

8、、GSC2)的細(xì)菌群落條帶數(shù)最少。研究結(jié)果表明:草魚養(yǎng)殖池塘水體中的優(yōu)勢(shì)菌群分屬4個(gè)門:放線菌門(Actinobacteria)、α-變形菌門(Alpha-Proteobacteria),擬桿菌門(Bacteroidetes),藍(lán)藻門(Cyanobacteria)。基于各月份DGGE條帶數(shù)目和相對(duì)光密度,對(duì)各個(gè)月份樣品的細(xì)菌群落多樣性進(jìn)行UPGMA聚類分析,結(jié)果表明,十月份的G組、GS組細(xì)菌群落多樣性具有較高的相似性,優(yōu)先聚為一支。

9、r>　　底泥中優(yōu)勢(shì)菌群分屬5個(gè)門:放線菌門(Actinobacteria),綠彎菌門(Chloroflexi),擬桿菌門(Bacteroidetes),γ-變形菌(Gamma-Proteobacteria),α-變形菌門(Alpha-Proteobacteria)。不同養(yǎng)殖模式中的優(yōu)勢(shì)菌群的相對(duì)數(shù)量隨著養(yǎng)殖時(shí)間的變化而改變,對(duì)各養(yǎng)殖月份DGGE條帶數(shù)目和亮度進(jìn)行UPGMA聚類分析,結(jié)果表明在養(yǎng)殖中期,草魚養(yǎng)殖池塘不同模式的微生物群落結(jié)構(gòu)