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作为全球冷源之一的北极海域,蕴藏着数量庞大、种类繁多的微生物,这些微生物在海洋食物链中是重要的食物来源,并且在有机物循环及海洋生物地球化学循环中扮演着重要角色,因此了解北极海洋微生物的群落结构和确定优势种群非常重要。广泛分布于海洋环境的玫瑰杆菌支系具有一些重要的生态功能,如好氧不产氧光合作用、CO氧化、硫转化、降解芳香族化合物、产生次级代谢产物以及释放基因转移因子等,这些功能决定了玫瑰杆菌支系可能在海洋上层生态系统的碳、硫循环中具有重要的生态学地位并发挥着举足轻重的生态功能。已有的研究主要集中在热带、亚热带等海域,少有相关工作在极地低温海域开展。王湾作为北极地区典型海洋生态系统之一,夏季浮游细菌群落结构会受到冰川融水的影响。对于该区域浮游细菌的群落组成及多样性的研究,在反映该地区的环境变化以及环境变化对海洋生态系统及生物多样性的影响程度,具有重要参考意义。
采用PCR-DGGE技术,比较了王湾海域浮游及沉积物细菌的群落结构组成;采用构建基因文库的方法,对特定功能基因的多样性进行分析;采用荧光定量技术检测了浮游细菌及玫瑰杆菌-红细菌支系的丰度。主要研究结果如下:
1)采用PCR—DGGE技术在王湾表层海水中检测到了包括Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Actinobacteria在内的5个类群;在沉积物中检测到了Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria、Deltaproteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes5个类群。从湾口到湾内,表层海水样品中的细菌群落结构相似,但湾底的多样性要高于湾口。此外,沉积物的多样性高于表层海水。
2)分别构建了湾口Stn1和湾内Stn5两个站位的pufM基因(编码光反应中心M亚基)克隆文库、dddL基因(编码DMSP裂解酶)克隆文库和g5基因(基因转移因子的结构基因:衣壳蛋白基因)文库。分析发现,湾口pufM基因的多样性高于湾底;且在湾口具有更高的g5基因多样性;而dddL基因的多样性在湾内较高。
3)采用实时荧光定量PCR技术,分别以16S rRNA基因、玫瑰杆菌-红细菌支系SSU rRNA基因作为靶基因,检测到湾口和湾内的浮游细菌丰度分别为7.7-8.1×108cellsL-1和8.1-8.4×108cells L-1,湾内细菌丰度略高于湾口;湾口和湾内的玫瑰杆菌-红细菌支系丰度分别为9.4×104 cells L-1和6.0-6.7×104 cells L-1,湾口的玫瑰杆菌-红细菌丰度要高于湾内。玫瑰杆菌-红细菌在浮游细菌中所占比例<0.01%,属稀有种群。