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天山1号冰川气冰界面微生物迁移的初步研究

高扬  
【摘要】:微生物是我们研究宇宙生命进化和地球环境演化等重大问题的“活化石”。由于冰芯中的藻类、真菌、细菌和病毒等微生物是按照时间顺序被保存在冰川中的,因此冰川不仅是古气候环境变化的信息载体,同时也是一个天然的微生物“贮藏库”,记载了不同沉积时期大气向冰川输送的微生物菌群的数量和结构变化。然而,历史记录的解释,只有和现代过程研究相结合,才能产生一个合理的参考系统,从而深入到机理的研究而不是停留在现象的表面。鉴于天山1号冰川这一重要的活化石冰川在微生物信息仍缺乏的情况下,搞清冰川表面微生物沉降及迁移这一现代过程对1号冰川不仅有生物学方面的重大意义,还有着古气候,地质学等多方面的深远意义。 本论文主要研究了天山1号冰川东支不同地貌位点的可培养的细菌和真菌群落,并进一步应用18s rRNA可变区二级结构信息确定一株真菌的系统进化位置,获得了以下结论: 一、在不同位点微生物数量变化很大,七个不同位点的样品分别针对培养气冰界面正在降落中的微生物——冰川表面的微生物——被融水带到冰川下游的微生物——冰川深层沉积的微生物。低温培养结果如下:新鲜的降雪未能培养出任何菌株,说明虽然其他位点中发现和其他冰川及天山冻土完全相同的菌株已充分说明微生物是伴随远源沙尘颗粒迁移到冰川上空的,但微生物到底是否会降落到冰川表面或降落的数量则是由多种因素决定的。冰川表面新雪培养出相对较少的细菌,而真菌的数量和种类却相对较多,表明对应于细菌的主要沉降方式为附着于沙尘表面的干沉降方式,真菌主要以湿沉降方式到达冰川表面。冰凌和冰川融水中代表冰川下游地带,其中保存着随冰川表面雪粒溶化后从表层雪一直迁移到冰雪交界面的微生物种群,因此嗜冷菌种类特定并且数量丰富。冰碛物和老冰舌在此作为历史记录对照进行恢复培养,培养出相对更多的微生物。Endophytic bacterium和Leifsonia等几个属的细菌并不是冰川地带的常见种,出现在冰凌中,证明其到达冰川表面随融水迁移到达下游并积存起来。 二、从最初培养出的单菌落直至大约4个月的4℃传代培养的过程中,无论是分泌红色,黄色或橙色的细菌和酵母,还是霉菌,都渐渐倾向于减少色素的分泌并在外观上趋于一致。证明它们在高原环境条件下需要利用有色色素(藻青蛋白,外壁色素伪枝藻素和类胡萝卜素)进行紫外屏蔽,而培养条件要比其原生条件缓和的多,反映出微生物对外界灵敏的反应变化。 三、天山1号冰川东支共分离培养出34株细菌和13株真菌,经ARDRA分析后测序,将他们归类如下:Cryobacterium、Flavobacterium、Acinetobacter、Arthroacter、Hymenobacter、Lactobacillus、Subtercola和Leifsonia等八个属的细菌。真菌为Ulospora、Sporormia、Cladosporium、Rhodosporidium、Cryptococcus、Phoma和Filobasidium等七个属,可见虽然分离出的真菌菌株数相对少得多,但是多样性却很高,可能因为真菌的孢子相对而言更容易移动。 四、一株Cladosporium sp.属的真菌通过18s rRNA一级结构序列无法确切定位其系统发育位置,使用18s rRNA可变区二级结构则成功定位,证明其对于真菌的属内种间这种较近的系统发育关系建立的有效性。


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