天山烏魯木齊河源1號冰川雪冰細菌分布特征及其多樣性.pdf

1、冰川是微生物的儲存庫，為研究不同歷史時期環(huán)境條件對生物多樣性時空變化的影響以及豐富物種多樣性提供了極好的框架。 微生物在沉降過程中的變化，不僅受到沉積時氣候環(huán)境的影響，也受到沉積后微生物的生長、降解、溶水沖刷和雪→冰環(huán)境改變的影響。 本研究對天山1號冰川PGPI點4月(snow pit-1)和5月(snow pit-2)所挖的兩個雪坑和鉆取的一段淺冰芯不同深度樣品中的微生物數(shù)量和多樣性進行了研究，分析了微生物與環(huán)境之間的

2、關(guān)系，主要得出了如下結(jié)論： 雪坑中微生物總數(shù)為0.7×103-2.16×105 cells·mL-1，可培養(yǎng)細菌數(shù)為0-550cfu·mL-1，snow pit-2細菌總數(shù)平均值為snow pit-1的1.5倍，但可培養(yǎng)細菌數(shù)卻為7.5倍，這種大的差異可能是5月的環(huán)境更利于細菌的生長繁殖和復(fù)蘇。 兩個雪坑中微生物數(shù)量出現(xiàn)高值區(qū)和低值區(qū)，它可能是兩個季節(jié)的旋回，春夏季時微生物數(shù)量出現(xiàn)峰值而秋冬季出現(xiàn)低值與大氣氣流和來源地密

3、切相關(guān)。 天山1號冰川淺冰芯中微生物總量為1.4×103-1.0×105 cells·mL-1，可培養(yǎng)細菌數(shù)量為0-300cfu·mL-1，冰片中微生物總量和可培養(yǎng)細菌的數(shù)量較多，粒雪層中相對少的多，這可能是雪層中的微生物及粉塵顆粒隨融水的淋溶作用進入冰層。 冰片中微生物總數(shù)和可培養(yǎng)細菌數(shù)量隨深度呈遞減的趨勢，可能是近幾年環(huán)境變化或人類活動頻繁使大氣中攜帶更多的細菌和顆粒物質(zhì)沉積在冰川上，也可能是細菌發(fā)生自溶或被降解所致

4、，還有待進一步研究證實。微生物總數(shù)與可培養(yǎng)細菌之間也有一定的對應(yīng)關(guān)系，但并不是一一對應(yīng)，說明除了來源和繁殖因素外，細菌種類組成也影響著可培養(yǎng)細菌的數(shù)量。 分離到的天山1號冰川雪坑的24株可培養(yǎng)細菌分屬于4大類的18個屬，其中Actinobacteria中屬的種類最多，CFB類、Actinobacteria、Firmicutes類這三大類是可培養(yǎng)細菌的主要類群，Proteobacteria極少，4、5月所挖雪坑樣品中，CFB類所占

5、比例分別為53.5％和54％，Actinobacteria所占比例分別為26％和28.5％，F(xiàn)irmicutes類所占比例分別為14％和12％，Proteobacteria為6.5％和5.5％。Flavobacterium和Pedobacter、Arthrobacter、 Bacillus分別是CFB類、Actinobacteria、Firmicutes類中的優(yōu)勢屬。 分離到的天山1號冰川冰芯可培養(yǎng)細菌分屬于4大類的14個屬，

6、Firmicutes類中屬的種類最多，而Proteobacteria、Actinobacteria類和CFB類中，F(xiàn)rigoribacterium、Flavobacterium、Arthrobacter、Brevundimona，Pseudomonas和Pedobacter等屬的細菌在天山冰芯的可培養(yǎng)菌株中為優(yōu)勢種類，在數(shù)量上占可培養(yǎng)細菌的90％以上。 天山雪坑中的一些分離株在中性或堿性條件下生長，一些細菌能降解碳氫化合物、二苯

7、并呋喃、有機氯化合物、苯酚等，這可能都與天山雪中的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，可見，這種化學(xué)環(huán)境對天山細菌種類的分布有一定的選擇作用。從1號冰川雪坑中分離出來的細菌與1號冰川植物中分離出的植物內(nèi)生菌有一些相同屬。 植物中分離出來的細菌也有很多是天山雪坑樣品中沒有分離到的，應(yīng)該是不同的生境有不同的選擇作用的結(jié)果。 天山雪坑細菌與Puruogangri、昆侖山和兩極分離屬有很多相同，說明這些種適應(yīng)低溫環(huán)境，能在不同的低溫環(huán)境中保存下來，并

8、且天山和Puruogangri、昆侖山有部分相同的沙塵爆來源；而與東絨布雪中的分離屬比較，只有3個共有屬，這種極大的差異性可能是它們主要的來源不同。 雪坑中的細菌在數(shù)量和種類組成上的分布與季節(jié)性有很大相關(guān)性，而冰芯中微生物卻沒有呈現(xiàn)這種特征，主要是雪變冰的過程和淋溶作用等影響了微生物的分布，但在長時間尺度上冰芯中微生物信息也能反映氣候信息。 從雪坑和冰芯中分離出來的細菌多與從其他低溫環(huán)境中分離出來的細菌有99％或98％的

9、相似性，說明它們是適應(yīng)低溫的細菌，從天山雪坑和天山冰芯中分離的細菌只有4個屬相同，而天山雪坑和天山凍土有11個共有屬，天山冰芯和天山凍土有6個共有屬，這三種不同的生境保存了不同的微生物類群，使微生物構(gòu)成既有相似之處又有很大的區(qū)別，雪坑和冰芯樣品中種類的巨大差別可能是不同時期微生物來源不同以及不同的生境進行選擇的結(jié)果，源區(qū)微生物的種類構(gòu)成、大氣環(huán)流、沉降區(qū)的物理化學(xué)性質(zhì)、沉積后作用以及微生物自身的種類構(gòu)成等都是微生物種類和數(shù)量的重要影響因