鄱陽(yáng)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(shì)菌群存在，在全球的生物地球化學(xué)過(guò)程中的作用不可忽視；而氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)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(dòng)者。本研究于2011年5月對(duì)鄱陽(yáng)湖7個(gè)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(xì)菌amoA基因和細(xì)菌反硝化nosZ基因這3種分子標(biāo)記，采用熒光定量PCR、克隆文庫(kù)構(gòu)建、系統(tǒng)發(fā)育分析和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法，研究鄱陽(yáng)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(jié)果：
　　（1）鄱陽(yáng)湖表層沉積物古菌群落共劃分出3個(gè)門，4個(gè)綱，6個(gè)目，8個(gè)科和9個(gè)屬。3個(gè)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(shì)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(gè)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(gè)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(shì)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(shì)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(wú)顯著優(yōu)勢(shì)屬，而其他5個(gè)樣地的優(yōu)勢(shì)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(yáng)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(yáng)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。
　　（2）鄱陽(yáng)湖表層沉積物中氨氧化細(xì)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(shì)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(yáng)湖表層沉積物氨氧化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在7個(gè)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(jié)構(gòu)顯著不同。鄱陽(yáng)湖表

6、層沉積物氨氧化細(xì)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(xì)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(xì)菌豐度較高，修河入湖口和撫河入河口較低。影響鄱陽(yáng)湖表層沉積物氨氧化細(xì)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(xì)菌豐度顯著相關(guān)的環(huán)境因子主要是SM、TP、Cu、Zn、Cd。
　?。?）鄱陽(yáng)湖表層沉積

7、物反硝化細(xì)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(shì)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(gè)屬。鄱陽(yáng)湖表層沉積物反硝化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)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(yáng)湖表層沉積物反硝化細(xì)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(xì)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、