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北黄海微表层与次表层细菌丰度及群落结构的时空变化特征研究

赵顺  
【摘要】:以北黄海为研究海区,于2011年3月-2012年1月分四个季节进行微表层与次表层海水样品采集,分别采用流式细胞仪技术与传统培养方法进行细菌总数与可培养细菌总数的测定,同时应用DGGE和测序分析技术对其群落结构进行了研究,旨在发现北黄海调查海域海水微表层与次表层细菌丰度及其群落结构随时空因素变化的特征。研究结果显示,北黄海调查海域微表层的细菌总数以及可培养细菌总数在各站位、各季节普遍高于其相应次表层,其中,细菌总数在微表层中的数量要比次表层中的数量多出3倍以上,可培养细菌总数在微表层中的数量比次表层中的数量多一个数量级,结果表明细菌在微表层有着明显的富集作用。分析微表层和次表层的总细菌数量及可培养细菌总数的季节变化可知,细菌在春、夏、秋季有着更高的数量值,这可能是由于较为温暖的温度更适合细菌生长,而在相对较寒冷的冬季总细菌数量及可培养细菌总数都处于一年中的最低值。从站位间总细菌数量及可培养细菌总数的空间差异上可以看出,在近岸微表层的细菌丰度要高于远海,这可能是由于近岸有着更为丰富的营养条件供给细菌生长所造成的,但实验中还发现所选取的两个近岸站位中离岸最近的站位(A1)细菌丰富度并没有相对较远的站位(B1)的细菌丰富度高,这也许是因为无机、有机物质的过度富集导致的环境恶化,可能会抑制细菌的生长。DGGE图谱以及克隆测序结果分析表明,微表层与次表层细菌群落之间有着密切的联系,通过主成分分析与聚类分析也可以发现,同一站位的微表层与次表层往往有着更高的群落相似度,这也验证了微表层形成假说中的——微表层细菌群落的形成是由其下层水中细菌自由运动和向上传输的结果。在微表层与次表层所得序列中两个主要的优势细菌群落均与变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)细菌有着很高的相似度,但是二者之间也存在着一定的差异,并且这种差异会随时空因素的变化而变化。不同种群的细菌会依季节变化在微表层和次表层呈现不同的分布特征,在时间尺度上,除了在四季样品中都检出了微表层与次表层固有的细菌群落外,一些细菌类群也会根据季节的变化被动传送亦或自主选择其栖息的水层;而在空间尺度上,在近岸微表层的细菌多样性明显高于远海,而次表层中这种现象则不明显。分析原因可能是因为近岸受地表径流和人为影响较大,导致大量有机、无机物质在微表层富集,为多种细菌生存提供了良好的环境条件。


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