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福建沿海滩涂底泥细菌群落结构和功能对生物修复的响应

王勇忠  
【摘要】:本文通过播种沙蚕和泥蚶等底栖动物对三沙湾滩涂底泥进行修复,并在室内进行沙蚕模拟修复试验。运用构建克隆文库、RFLP、DGGE、Biolog、以及高通量测序等技术研究底栖生物修复过程中底泥中细菌的群落结构、活性及动态变化,结果如下:1、对三沙湾和集美区海边滩涂底泥的理化指标进行了检测和评价:三沙湾滩涂底泥中OrgC未超标,OrgN、T P和OrgS均超标,且TP、OrgS远超出参考值。集美滩涂底泥中OrgN、OrgC和TP也未超标,OrgS为严重超标,但低于三沙湾。播种底栖动物后,两个海区滩涂底泥中理化指标的变化均未达到显著水平。2、运用高通量测序技术研究了三沙湾滩涂底泥中微生物的群落结构及动态变化:沙湾滩涂底泥中共检测到50个门类的微生物,优势类群为变形杆菌门细菌。其他较丰富的类群包括,拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉状菌门(Planctomycetes)等。微生物群落结构对生物修复的扰动和季节变化响应迅速,播种大型底栖动物明显改变了微生物的群落结构。播种底栖动物后一些有重要生态功能的属丰度上升,如腐败螺旋菌属(Saprospiraceae)、黄杆菌科的Robiginitalea属、亚硝化球菌属(Nitrosococcus)等;丰度下降的属有Marinicella属、Halioglobus属、Haliea属、Deferrisoma属等。3、运用克隆文库技术对三沙湾滩涂底泥中氨氧化细菌的群落结构及其动态变化进行了研究:三沙湾氨氧化细菌的主要类群是亚硝化单胞菌属和亚硝化螺菌属。氨氧化细菌群落结构对底栖动物修复的扰动及季节变化响应迅速,在冬季多样性最低,播种底栖动物后氨氧化细菌群落多样性及亚硝化单胞菌所占比例均有降低的趋势。4、对室内模拟修复样品中微生物的群落结构及其在修复过程中的动态变化进行了研究:Illumina测序共检测到48个门类的微生物,优势类群为变形杆菌门细菌。其它丰度较高的类群包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、奇古菌门(Thaumarchaeota)等。室内沙蚕修复试验各底泥样品中微生物群落结构未见明显的变化规律。播种沙蚕后丰度上升的属有亚硝化球菌属(Nitrosococcus)、螺旋体属(Spirochaeta)等。不同播种密度对一些属的丰度变化影响不同。5、运用Biolog-ECO微孔板方法对室内模拟沙蚕修复过程中细菌群落的活性及其动态变化进行研究:集美滩涂底泥细菌对碳水化合物类、氨基酸类、聚合物类的利用率要比羧酸类、胺类以及其他化合物的利用率高。播种沙蚕可以增强底泥中细菌群落的代谢活性,在一定播种密度范围内,高播种密度对细菌群落活性的影响更大。6、与环境理化指标相比,微生物群落结构对季节变化和播种底栖动物的扰动响应迅速、明显。微生物群落结构与pH和OrgN有显著相关,与采样时间有极显著相关。


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