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北极融水成湖区域土壤微生物多样性及宏基因组学分析

郭昱东  
【摘要】:本研究从北极斯瓦尔巴群岛新奥尔松地区冰雪融水成湖区域的4个采样点采集土壤样品12个,并对采集土样进行了细菌及真菌分离、纯化、形态观察、总菌计数、16S和18S rRNA基因的系统发育鉴定、以及菌种保藏;同时采用通用引物对土壤总DNA进行了细菌16S rRNA V3-V4区和真菌18S rRNA V4区扩增子的高通量测序,以及样品宏基因组测序,以分析样品中微生物多样性与功能的多样性。另外,结合土壤理化性质测定结果,分析了土壤微生物多样性与环境因子之间的关系。结果表明:从4个采样点的12个土壤样品中共分离鉴定了22株可培养细菌和3株真菌,其中,22株细菌分属于变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)三个门,优势属为马氏链菌(Massilia)和假单胞菌(Pseudomonas);3株真菌属于子囊菌门(Ascomycota)。高通量测序结果表明:该地区土壤含有丰富的细菌与真核生物,其中细菌的Shannon指数为7.15-9.6,真核生物的Shannon指数为3.69-6.07。含量最丰富的细菌是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);含量最丰富的真菌是子囊菌门(Ascomycota)。宏基因组测序结果表明:该地区微生物群落主要是细菌(90.5%),其次是古菌(1.2%);土壤样品中的功能基因主要是与新陈代谢(17.1%)、遗传信息处理(4.5%)和环境信息处理(3.7%)等功能相关的基因。结合土壤理化性质结果,对微生物群落做相关性分析后发现,新奥尔松冰雪融水成湖区域微生物群落结构与土壤理化性质之间具有较强的相关性。其中pH和NO_2~--N与土壤细菌群落相关性较高,而NO_2~--N、含水率和有机碳对土壤真核生物具有更大影响;另外,融水成湖区域下游沉积物与土壤样品的微生物群落和基因功能也有较大差异。表明冰雪融水可显著改变土壤微生物的多样性和功能,并进一步影响到陆地生态系统。


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