论文部分内容阅读
氮素是湖泊中重要的营养元素,进行反硝化型厌氧甲烷氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,n-damo)和厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)的微生物对湖泊中氮素的生物地球化学循环具有重要的作用。主导n-damo反应的微生物主要是NC10门细菌Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M.oxyfera),而主导anammox反应的微生物为anammox菌。本研究以长江中游典型富营养化湖泊汤逊湖和中营养化湖泊梁子湖为研究对象,分别利用M.oxyfera菌和anammox菌各自16S rRNA特异性引物进行克隆测序及定量PCR,研究了湖泊中M.oxyfera-like菌和anammox菌的群落结构和数量的空间分布,探究了这两种细菌在淡水湖泊中的共存情况,最后探讨了环境因子对于这两种细菌种群多样性和数量分布的影响,以期深入了解湖泊氮素循环,并为水体富营养化修复提供理论依据。主要研究结果如下:1.通过克隆测序及定量PCR,成功在汤逊湖和梁子湖不同采样点不同深度沉积物中检测到了M.oxyfera-like菌和anammox菌的共存,证实了M.oxyfera-like菌在淡水湖泊沉积物中的广泛分布,为M.oxyfera-like菌和anammox菌在长江中游湖泊的广泛共存提供了有力的依据。2.系统发育分析表明汤逊湖和梁子湖中M.oxyfera-like菌具有较为复杂的群落结构。两个湖中M.oxyfera-like菌的基因序列均与已发表的多种环境中的序列具有较高的相似性。采样点中均存在属于Candidatus Brocadia属的anammox菌,梁子湖的一部分anammox菌序列也与Candidatus Anammoxoglobus属具有较高的亲缘性。3.生物多样性及群落结构分析表明,汤逊湖不同采样点的M.oxyfera-like菌和anammox菌多样性均具有较大的差异性。而梁子湖不同采样深度的M.oxyfera-like菌和anammox菌多样性均呈现出浅层大于深层的特点。环境因子中铵态氮、硝态氮、亚硝态氮等无机氮,对湖泊中M.oxyfera-like菌和anammox菌的群落结构形成产生具有较大的影响。4.定量PCR测定表明汤逊湖和梁子湖中M.oxyfera-like菌和anammox菌的丰度分布具有空间异质性。水平分布上,汤逊湖中的两种细菌都表现出人为污染越重的区域细菌数量越高的趋势。垂向分布上,M.oxyfera-like菌和anammox菌数量在在两个湖都呈现出随深度减小的趋势。anammox菌与M.oxyfera-like菌在汤逊湖和梁子湖中的丰度比值a/M均随深度而减小。5.RDA相关性分析表明,汤逊湖和梁子湖中对两种细菌数量分布影响最重要的环境因子均为硝态氮。汤逊湖中M.oxyfera-like菌和anammox菌数量均与铵态氮、硝态氮、全氮和有机质含量呈正相关,M.oxyfera-like菌数量与硝态氮、pH呈微弱正相关,anammox菌与硝态氮为负相关。梁子湖中M.oxyfera-like菌和anammox菌数量与有机质含量呈正相关,anammox菌数量同全氮也表现出正相关,其他环境因子都与两菌数量呈负相关。anammox菌与M.oxyfera-like菌数量比a/M在两湖沉积物中都与硝态氮呈正相关关系。