湖泊細菌基因多樣性的T-RFLP和16S rDNA克隆文庫研究.pdf

1、淡水生態(tài)系統(tǒng)中,細菌是有機質(zhì)分解礦化,C、N、P、S等生源要素生物地球化學轉(zhuǎn)化的主要參與者,其在物質(zhì)循環(huán)和能量流動中起著關鍵作用。然而由于環(huán)境中的細菌存在不同程度的復蘇障礙,傳統(tǒng)的分離純化培養(yǎng)方法嚴重的制約了人們對環(huán)境中細菌組成的認識?，F(xiàn)代分子生物學技術的應用,使得人們對各種生境中細菌群落基因多樣性的研究取得了重要進展。研究表明富營養(yǎng)化所導致的藍藻水華頻繁暴發(fā),嚴重削弱了湖泊的生態(tài)功能。然而藍藻水華對湖泊中細菌群落結(jié)構(gòu)和功能的影響特征和

2、作用機制尚不完全清楚。
　　 本研究選取藍藻水華頻發(fā)的典型富營養(yǎng)化淺水湖泊太湖、巢湖、滇池、星云湖,采用基于聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,PCR)的分子指紋圖譜技術——限制性末端片段多態(tài)性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)分析細菌群落組成和動態(tài)變化,采用構(gòu)建細菌的核糖體16S rRNA基因文庫(16S rDNA

3、 clone library)的方法,分析湖泊細菌群落主要的建群種。同時運用T-RFLP和構(gòu)建克隆文庫的方法研究湖泊細菌的種群組成和基因多樣性,可以在比較細菌群落基因組成的基礎上,對其中主要的種類進行系統(tǒng)發(fā)育分析。
　　 通過對各個樣品的T-RFLP分析,在太湖、巢湖、滇池、星云湖的浮游細菌和附著細菌中共檢測到129個特異的限制性末端(terminal restrictionfragments,T-RFs)。采用非加權組平均法(

4、unweighted pair-group method witharithmetic means,IJPGMA)對各樣品的T-RFLP圖譜進行聚類分析。結(jié)果顯示滇池和星云湖的浮游細菌和附著細菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異,而太湖和巢湖浮游細菌和附著細菌間未發(fā)現(xiàn)明顯的區(qū)別。此外,同一湖泊內(nèi)樣品間浮游細菌基因組成的相似性高于不同湖泊樣品間浮游細菌的相似性,上述規(guī)律也同樣存在于湖泊間附著細菌基因組成的相似性。同時,對各湖中的浮游細菌和附著細菌多樣性

5、指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù))進行分析,發(fā)現(xiàn)除星云湖外,其它3個湖泊的浮游細菌和附著細菌的多樣性指數(shù)存在顯著的差異,而且浮游細菌的基因多樣性顯著高于附著細菌。
　　 選取部分樣品構(gòu)建克隆文庫,共獲得653個16S rRNA基因序列。通過與GenBank中已有序列的比對(blast),發(fā)現(xiàn)太湖、巢湖、滇池、星云湖中細菌的主要類群為:變形菌(Proteobacteria)的α-、β-和

6、γ-亞綱(alpha-,beta-,and gammasubdivision)、聚球藍細菌(Synechococcus),放線菌(Actinobacteria)、擬桿菌(Bacteriodetes)、浮霉菌(Planctomycetes)。對各主要類群所占比例分析,發(fā)現(xiàn)在有聚球藍細菌存在的情況下,γ-proteobacteria、β-proteobacteria含量相對較少。浮游細菌細菌所特有的物種為α-proteobacteda中的未

7、知種屬,擬桿菌中的黃桿菌科,γ-proteobacteria中的弧菌目和氣單胞菌目、軍團桿菌的Legionellaceae、γ-proteobacteria的未知種屬。附著細菌特有的物種是叢毛單胞菌科的Acidovorax、產(chǎn)堿菌科,γ-proteobacteria中的假單胞菌科、軍團桿菌的Coxiellaceae,δ-proteobacteria的黏球菌目。
　　 綜上,通過對不同湖泊浮游細菌和附著細菌群落組成和基因多樣性的比