鄱陽湖表層沉積物古菌群落及氮循環(huán)功能.pdf

1、古菌廣泛分布于自然環(huán)境中，甚至作為優(yōu)勢菌群存在，在全球的生物地球化學過程中的作用不可忽視；而氨氧化細菌和反硝化細菌是自然界氮循環(huán)中硝化作用和反硝化作用的重要參與者和推動者。本研究于2011年5月對鄱陽湖7個主要入湖口及湖區(qū)采集表層沉積物樣品，利用古菌16SrDNA片段、氨氧化細菌amoA基因和細菌反硝化nosZ基因這3種分子標記，采用熒光定量PCR、克隆文庫構建、系統(tǒng)發(fā)育分析和生物統(tǒng)計學等方法，研究鄱陽湖表層沉積物古菌群落和氮循環(huán)功能變

2、化，得到以下結果：
　　（1）鄱陽湖表層沉積物古菌群落共劃分出3個門，4個綱，6個目，8個科和9個屬。3個門分別為Euryarchaeota（廣古菌門，48.54％）、Crenarchaeota（泉古菌門，39.79%）和Thaumarchaeota（奇古菌門）。優(yōu)勢菌屬主要有Methanoregula（17.51%）、Methanosaeta（甲烷鬃菌屬，14.59%）、Methanosarcina（甲烷八疊球菌屬，1.86%）

3、和Methanocella（1.08%）。在7個樣地中，修河入湖口和撫河入湖口表層沉積物古菌群落與其他5個樣地存在明顯差異。在門水平上，修河入湖口和撫河入湖口表層沉積物優(yōu)勢菌門是Crenarchaeota（68.52%和76.54%）；南主湖區(qū)、饒河入湖口、南磯山碟形湖、信江入湖口和三江口表層沉積物優(yōu)勢菌門是Euryarchaeota（52.73%~95.00%）。在屬水平上，修河入湖口和撫河入湖口并無顯著優(yōu)勢屬，而其他5個樣地的優(yōu)勢屬

4、是Methanoregula（9.61%~47.27%）和Methanosaeta（13.33%~21.15%）以及Methanosarcina（南主湖區(qū)，30.0%）。
　　鄱陽湖表層沉積物中影響古菌群落組成空間分布的主要地化因子是TOC、TN、TP、Pb和Cu。系統(tǒng)發(fā)育樹表明，鄱陽湖表層沉積物古菌群落主要涉及的生物地化功能有甲烷的代謝、氨氧化等。
　?。?）鄱陽湖表層沉積物中氨氧化細菌全部歸屬于變形菌門（Proteoba

5、cteria）β-變形菌綱(Betaproteobacteria)亞硝化單胞菌目(Nitrosomonadales)亞硝化單胞菌科（Nitrosomonadaceae），其中優(yōu)勢菌屬為亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas，43.33%）和亞硝化螺菌屬（Nitrosospira，18.10%）。鄱陽湖表層沉積物氨氧化細菌群落結構在7個樣地間呈現(xiàn)出南主湖區(qū)與饒河入湖口較為相似和南磯山碟形湖與三江口較為相似，其他樣地結構顯著不同。鄱陽湖表

6、層沉積物氨氧化細菌群落物種豐富度及多樣性在樣地間差異較大，在饒河入湖口和信江入湖口物種豐富度及多樣性均較高，在修河入湖口較低。氨氧化細菌在各樣地間的豐度大小差異顯著，其中饒河入湖口和三江口的氨氧化細菌豐度較高，修河入湖口和撫河入河口較低。影響鄱陽湖表層沉積物氨氧化細菌群落組成空間分布的主要影響因子是TOC、NH4+、pH、Pb及Cd，而與氨氧化細菌豐度顯著相關的環(huán)境因子主要是SM、TP、Cu、Zn、Cd。
　?。?）鄱陽湖表層沉積

7、物反硝化細菌全部歸屬于變形菌門（proteobacteria）的α、β和γ變形菌綱，其中優(yōu)勢菌綱為α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）和β-變形菌綱（Betaproteobacteria），且主要分布在Thiobacillus（硫桿菌屬）、Methylotenera、Janthinobacterium（紫色桿菌屬）、Pseudogulbenkiania、Acidovorax（嗜酸菌屬）、Rhodobacter（紅桿菌屬

8、）和Methylobacterium（甲基桿菌屬）等7個屬。鄱陽湖表層沉積物反硝化細菌群落結構在各樣地間差異顯著，南主湖區(qū)與饒河入湖口較為相似、修河入湖口與南磯山碟形湖較為相似，信江入湖口與三江口較為相似。鄱陽湖表層沉積物反硝化細菌群落物種豐富度及多樣性在樣地間差異較大，在南主湖區(qū)和三江口的物種豐富度及多樣性均較高，在修河入湖口、饒河入湖口、南磯山碟形湖和信江入湖口較低。反硝化細菌在各樣地間的豐度大小差異顯著，其中南主湖區(qū)、饒河入湖口、