洪湖沉积物中微生物群落结构的垂直分布

【摘要】：洪湖是长江中上游典型的过水型湖泊,受长江水系的影响较大。本实验截取一个长72 cm的沉积柱,测定了沉积物主要理化性质的垂直变化。通过16S rDNA与反转录16S rRNA及rDNA内转录间隔区(ITS)的变性梯度凝胶电泳(DGGE)对细菌、古菌和真菌群落结构的垂直分布进行了分析。结果显示,pH值、含水量和总磷(TP)随深度没有明显变化,总碳(TC)、总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量在20 cm-25 cm之间出现最大值。细菌和古菌群落结构随深度有明显变化,它们大部分样品rDNA与反转录rRNA的DGGE条带差别不大。群落结构的垂直变化都以32 cm为分界点,上下DGGE聚类分析各聚为一类。细菌rDNA与rRNA的Shannon-Weaver index (H')在32 cm以上随深度而减小,32 cm以下有定波动；古菌H'的变化与之相反。真菌DGGE条带以14 cm-18 cm为过渡,在2cm-14 cm和14 cm-72 cm之间存在差异,H'随深度有一定波动。聚类时上层2cm-18 cm聚在一起,中下层18 cm-72 cm以不同的小类聚在一起。 微生物类群系统发育分析表明,细菌主要类群包括变形菌门(Proteobacteria),酸杆菌门(Acidobacteria),放线菌门(Actinobacteria),脱铁杆菌门(Deferribacteres),厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)。其中,β-变形杆菌数量最多。古菌主要类群包括泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota),均是未培养的类群或克隆子。真菌主要类群属于子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),子囊菌门是真菌的主导类群。子囊菌门包括酵母菌亚门(Saccharomycotina)和盘菌亚门(Pezizomycotina);担子菌门包括异担子菌纲(Heterobasidiomycetes),黑粉菌纲(Ustilaginomycetes)和未分类的担子菌(unclassified Basidiomycota)。 综上所述,洪湖沉积物中细菌和古菌主要以现存有活性的类群为主,群落结构表现出明显的垂直变化。古菌类群多样性与营养元素TC、TOC和TN及含水量明显正相关,细菌rDNA水平的类群多样性与含水量和TP正相关,细菌rRNA水平类群多样性与pH值负相关。真菌类群多样性主要与深度有关,而受沉积物主要理化性质的影响不明显。