浮游细菌群落结构及其与网箱养殖鱼病害的关系

为了揭示深水网箱养殖区养殖过程中浮游细菌群落结构及其与网箱养殖鱼类细菌性病害的关系,采用Illumina测序技术对海南后水湾深水网箱养殖水样进行16S rRNA基因高通量测序。结果表明,检测到浮游细菌种群归属于36个门、56个纲、98个目、235个科、807个属,香农-威纳指数范围为2.47~4.5,说明该养殖区水体中浮游细菌具有丰富的多样性。变形菌门是主要优势门类,其次为拟杆菌门、放线菌门、厚壁菌门和蓝细菌门;主要类群为Cobetia属、弧菌属(Vibrio)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、盐单胞菌属(Halomonas)等,不同养殖期优势类群差异较大,其中休养期以Cobetia属、玫瑰变色菌属和嗜冷杆菌属为主;养殖初期以Cobetia属、假交替单胞菌属、Kushneria属和弧菌属为主;养殖中期优势类群为Cobetia属、盐单胞菌属、交替单胞菌属(Alteromonas)、弧菌属和假交替单胞菌属;养殖后期优势类群为GpIIa属和Cobetia属。潜在致病菌弧菌属相对丰度在不同养殖期差异较大,在养殖初期、中期含量较高,而在非养殖期和养殖后期含量较低,与网箱养殖卵形鲳鲹细菌性病害发病规律相吻合,表明由于弧菌引起的鱼类病害为养殖区的主要细菌性病害类型。

太湖夏季浮游细菌群落多样性的空间格局

为了研究太湖夏季浮游细菌群落多样性与水体营养盐的关系,在太湖全湖范围内开展了一次大规模浮游细菌采样调查,分析了太湖不同湖区浮游细菌丰度和多样性组成。研究发现,浮游细菌丰度在不同湖区中存在明显的空间差异,从北部和西部湖区沿湖流向东南方向至湖心和南部沿岸再到东部湖区呈下降趋势,这与太湖水体营养水平从高到低变化趋势一致。浮游细菌丰度与营养盐浓度回归分析结果显示,总磷(TP)与细菌丰度存在较好的正相关(R2=0.6392,n=29,P<0.01),而总氮(TN)与细菌丰度无显著相关(R2=0.0663,n=29,P>0.05)。因此,磷是太湖夏季浮游细菌生长的限制因子。不同湖区营养盐与浮游细菌群落多样性也具有显著的正相关,随着营养水平的升高,浮游细菌多样性增加。此外,细菌群落的组成在不同湖区间亦具有明显的空间异质性,与不同湖区营养水平空间变化一致。研究结果将有助于人们更好地理解淡水湖泊中微生物循环和生态系统功能。

北运河水体浮游细菌群落的空间分布特征及其与水质的关系

污染源汇入和闸坝拦截等因素能够影响城市河流水生生态环境质量,主要表现在群落结构和功能的改变。分别于春季、夏季和冬季3个季节对北运河干流的10个点进行水样采集,通过16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析手段研究了北运河河道水体浮游细菌的群落结构,以揭示流域微生物多样性以及浮游细菌群落与水质因子的响应关系。共得到47种不同的片段,其中218bp片段是优势菌。T-RFs片段计算微生物多样性指数和均匀度指数结果表明,目前北运河水体生态结构已经较为脆弱。冬季与其他季节的群落组成有明显差别,夏季细菌丰度高于冬季。通过CANOCO软件分析浮游细菌群落结构与水质指标的空间特点,发现水体流动性降低、支流汇入和污染源的汇入都会引起微生物群落结构在空间上的改变;环境因子与微生物群落组成的相关性研究表明,总磷、溶解性有机碳(DOC)和温度对北运河微生物群落结构影响较大。

渤海湾表层海水中浮游细菌群落随离岸距离的分布特征及其影响因素

为研究渤海湾近岸污染对远近岸海域微生态的影响,利用高通量测序技术,对渤海湾不同离岸距离的6个站位采集表层海水,进行浮游细菌群落结构分析,结合环境、空间因素探究影响其变化的主要因素。结果表明:研究区域存在环境因子的梯度变化,如氮营养盐在近岸高于远岸;细菌α-多样性在不同站位间差异不显著,但仍显示在近岸相对较高;细菌群落结构随离岸距离变化显著,γ-变形菌和拟杆菌在近岸显著富集,且与氮营养盐的含量有关;蓝细菌在远岸显著富集,且与氨氮、透明度、电导率有关;邻体矩阵主坐标单独解释部分对群落结构变异的贡献率最大(38.1%),说明可能存在尚未测量但具有空间结构的环境变量影响群落空间分布;结合功能预测的结果推测近岸区域的富营养与烃类污染等可能影响群落变化。本文从环境和空间影响两方面探讨了渤海湾不同离岸距离的海域浮游细菌群落结构变化,为研究渤海湾海洋生态及环境保护提供一定的参考。

滦河干流中上游浮游细菌群落多样性及其影响因素

浮游细菌是河流生态系统中营养元素的转运者和能量流动的主要贡献者,其群落组成和多样性会受沿途河岸带环境的影响,但目前对开放流动水体中浮游细菌群落的研究还不足。研究使用高通量测序方法,获取了滦河中上游21个样点的浮游微生物群落数据,并结合遥感数据和水体理化指标进行分析,探讨浮游细菌群落结构与水环境因子的关系。结果表明:(1)变形菌门和放线菌门是滦河干流中占据优势地位的门类。(2)群落Chao1丰富度指数与Shannon′s多样性指数均与采样点距河流源头距离存在显著负相关(P<0.05),其中Chao1丰富度指数在河流中段的反常升高暗示着外源性偶见种在该河段的大量涌入。(3)采样点距源头距离与细菌群落组成相关性最高;以距源头距离作为控制变量,只有总氮、硝酸盐氮、氨氮与细菌群落组成相关(P<0.05),表明距源头距离所代表的滞水时间和氮营养盐对细菌群落组成存在显著影响。(4)在4种土地利用因子中,无论是否以距源头距离作为控制变量,只有建设用地占比与细菌群落组成相关(P<0.05);若以硝酸盐氮、电导率作为控制变量,则建设用地占比与细菌群落组成在α=0.05的显著性水平下不再显著相关;若以总氮、氨氮、pH、叶绿素a和流速作为控制变量,则建设用地占比与细菌群落组成在α=0.1的显著性水平下不再显著相关。上述结果表明,建设用地对于浮游细菌群落的组成存在影响,包括通过改变硝酸盐氮的排放而造成的直接影响,以及通过改变河流的水文和理化条件而造成的间接影响。

象山港2013年夏季浮游细菌群落的时空分布特征

港湾水域生态系统易受到人类活动的影响,而浮游细菌是维持海洋生态系统平衡和稳定的重要组成部分,其分布模式和动态变化可以反映人为活动对港湾生态系统的影响程度。本研究以宁波象山港这一受人类活动影响较大的代表性港湾为对象,研究了其夏季表层浮游细菌群落的空间分布特征及影响因子。结果表明,象山港各海区的浮游细菌α-多样性及均匀度总体上无显著差异。浮游细菌群落结构基本按海区聚类,海区间浮游细菌群落结构差异显著;分析相隔15天的两个航次的样品后发现,每个海区的浮游细菌群落结构均呈明显的时间演替。盐度、温度及营养盐是影响浮游细菌群落结构的主要环境因子。四个分别来自聚球藻属(Synechococcus)、OCS155、SAR11及α-变形菌纲的可操作分类单元(operationaltaxonomicunits,OTUs)是造成海区间细菌群落差异的主要贡献类群。部分海区中,两个航次的样品存在相似功能潜力的标志性类群,可能是浮游细菌对海区水质长期响应的结果。本研究初步揭示了象山港夏季表层浮游细菌群落分布及其对港湾环境变化的响应模式,为评估港湾环境扰动的微生态效应提供了基础数据。

象山港电厂温排水增温对浮游细菌群落空间分布的影响

沿海电厂产生的温排水已造成了较严重的环境问题,如生物病害和赤潮暴发频率增加。现有研究多关注温排水增温对浮游动、植物多样性的影响,而缺乏在物质能量循环过程起核心纽带作用的微生物对增温的响应和反馈。考虑到生态系统对增温的反馈取决于浮游植物的初级生产力和微生物异养呼吸之间的平衡,利用Illumina测序技术结合水体理化性质研究了象山港电厂温排水增温梯度下浮游细菌的空间分布特征。温排水预期的海水增温显著地增加了水体中硝氮(P=0.041,单因素方差分析)、化学需氧量(P<0.001)、油污(P=0.004)和余氯(P=0.003)的浓度;但降低了溶解氧(P=0.034)和叶绿素a(P=0.045)的含量。此外,相似性分析发现温排水增温显著地(r=0.338;P=0.042)改变了浮游细菌群落结构,空间分布遵循空间距离-群落相似性衰减(r=-0.582;P=0.026)模型,周转速率为0.0013。细菌多样性主要受水体溶解氧、化学需要量和叶绿素a的影响,分别控制了34.6%、20.1%和10.0%的多样性变异。冗余分析(RDA)群落变异主要受环境因子(包括温度、油污、溶解氧和叶绿素a)的影响,一共解释了55.6%的群落变异;增温仅解释了4.8%的群落变异。因此,浮游细菌群落结构主要受环境因子的影响,这种各因子对群落变异相对贡献比例的特征与增温主要通过改变水质和浮游植物特征,以间接作用影响细菌群落组成的观念一致。此外,细菌多样性和群落组成受不同环境因子的驱动。相比而言,空间距离只控制了较小比例的群落变异(7.1%)。此外,筛选到11个细菌科,这些科的相对丰度与增温幅度显著相关,变化特征与各科已知的生态功能相吻合,如海洋螺菌科(Oceanospirillaceae)中有些菌株能够降解石油污染物,其相对丰度在高油污浓度站点增加(油污浓度与增温幅度正相关,r=0.558;P=0.030);嗜温的弧菌科相对丰度与增温幅度正相关。综上,研究结果初步明确了浮游细菌群落对电厂温排水增温的响应特征,并筛选到敏感的细菌科来指示和预测增温对生态功能的潜在影响。

谈河流水体污染特征及与浮游细菌群落多样性响应研究进展

水体污染物全氟化合物(PFCs)由于其难降解和长距离迁移的特性,具有很强的生物富集性和毒理学特性。目前国内针对地表水以及生物体中的PFCs的污染水平及分布特征研究较多,但对于全氟化合物污染胁迫下的浮游细菌群落结果的响应研究仍十分缺乏。本文分析了部分河流中PFCs的浓度水平及分布特征,并对浮游细菌群落对于PFCs分布特征的响应关系进行了初步探究。

三门湾近海有机污染对浮游细菌群落的影响

近海污染问题日趋严重,因此亟需评价污染对海洋环境造成的潜在影响.微生物作为对环境变化的首要响应者,可能作为评价污染水平的指示生物.为此,本文采集三门湾和邻近鱼山保护区共21个站点的表层海水,利用Illumina技术测定细菌16S rRNA基因,对比研究有机污染对浮游细菌群落的影响.三门湾的有机污染(A)为4.57±2.41,显著(P<0.001)高于鱼山保护区0.43±0.74.三门湾和鱼山保护区的浮游细菌多样性和群落结构差异显著,其中三门湾水域的放线菌门(Actinobacteria)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、SAR406的相对丰度显著高于鱼山保护区,而拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度低于鱼山保护区.多元回归树分析(multivariate regression tree,MRT)发现浮游细菌多样性主要受pH、有机污染和叶绿素a(Chl-a)的影响,分别控制了27.7%、15.6%和6.7%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis)结果表明驱动细菌群落变异环境因子为有机污染、pH和盐度(salinity),共解释了14.8%的群落变异.同时,空间距离与细菌群落组成显著相关,解释了4.42%的变异,表明浮游细菌的空间分布不是随机的.此外,本研究筛选到与有机污染状况显著相关的23个细菌科,各科相对丰度的变化与其已知的生态功能特征相吻合,因此可以作为潜在的有机污染指示种群.本实验结果表明近海有机污染显著地改变了浮游细菌群落结构,特别是潜在病原菌丰度的增加;此外,筛选到敏感指示种群用于评估有机污染程度.

有机污染物对杭州湾海域浮游细菌群落的影响

杭州湾海域剧烈的人为干扰及大量的陆源输入,导致有机物污染严重,是我国近海污染最严重的海域之一.微生物在污染物降解过程中发挥着关键作用并能作为评价污染程度的生物标记,但对于浮游细菌群落如何响应有机污染物尚不清楚.因此,本研究从杭州湾采集了13个站点的表层水样(水表下0.5 m),并采集了邻近外海8个站点的水样作为对照,利用Illumina Mi Seq测序技术测定细菌16S rRNA基因,研究不同有机污染程度对浮游细菌群落的影响.结果表明杭州湾有机污染值A(13.2±1.6)显著(P<0.001)高于邻近外海(5.4±3.0),且两区域浮游细菌分布和多样性存在显著差异.杭州湾浮游细菌群落优势菌群为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria,24.4%±5.5%)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria,16.5%±7.7%)和浮霉菌门(Planctomycetes,13.9%±8.6%),邻近海域主要优势菌群为蓝细菌(Cyanobacteria,20.1%±7.5%)、拟杆菌(Bacteroidetes,18.4%±1.5%)、放线菌门(Actinobacteria,17.5%±4.2%)、γ-变形菌纲(16.6%±1.2%)和α-变形菌纲(14.3%±1.7%).多元回归树(multivariate regression tree,MRT)分析表明:悬浮颗粒(suspended particulates,SP)、亚硝酸盐(NO-2)、油污(oil)、有机污染是影响浮游细菌群落多样性的最主要因素,分别解释了22.0%、6.5%、6.0%和5.5%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明:驱动浮游细菌群落变异的环境因子有机污染、化学需氧量(COD)、叶绿素a(Chla)、总氮(TN)、硝酸盐(NO-3)和盐度对物种分布的总解释量为71.0%,而有机污染作为单因子控制了6.5%的群落变异,高于其它单一因子.此外,采用指示值方法共挑选出了35个敏感物种,这些物种相对丰度与有机污染显著相关,可用来指示近海有机污染水平.综上,浮游细菌群落对环境污染敏感,为评价海洋有机污染水平提供了敏感的生物学指标.

鄱阳湖流域锦江水体污染胁迫下浮游细菌群落结构及交互作用

【目的】为了探索河流水体污染胁迫对浮游细菌群落的影响。【方法】本研究使用主成分分析将水体污染胁迫分为高、中、低3级,基于高通量测序技术分析了鄱阳湖流域锦江干流浮游细菌群落的多样性、组成以及交互作用。【结果】锦江污染胁迫下的浮游细菌群落优势菌群包括假单胞菌门(Pseudomonadota,13.53%-45.83%)、放线菌门(Actinobacteriota,17.05%-40.50%)、拟杆菌门(Bacteroidota,5.79%-31.56%)、蓝藻菌门(Cyanobacteria,0.41%-59.31%)和芽孢杆菌门(Bacillota,0.11%-4.81%)。其中Bacillota在污染胁迫等级下显著差异(P=0.03)。浮游细菌群落组成在不同水体污染胁迫等级下存在显著差异(P=0.046)。群落丰富度Chao1与ACE指数在低污染胁迫地区显著高于中污染胁迫地区(P=0.024和0.037),Shannon多样性指数差异不显著。共生网络拓扑特征表明,随着水体污染胁迫减小,细菌共生网络的复杂性与稳定性增强,浮游细菌群落之间的交互作用增强。【结论】污染胁迫显著改变了水体细菌群落结构与交互作用。以上研究有助于从微生物角度为水体污染的检测、监测和控制提供生态学参考。

浮游细菌群落变化对锥状斯氏藻藻华的影响

目的:本实验以大亚湾原发性锥状斯氏藻为例,采集野外样品,分析藻华不同时期主要菌群的结构和环境样品的硫化物与赋存形态。方法:应用末端限制性片段长度多态性技术和主成分分析方法,分析藻华发生过程中浮游细菌群落相似程度的情况,得到差异显著的浮游细菌类群。选出代表类群的样品进行16S r DNA高变区测序,获取浮游细菌的分类结果及相对丰度。采用Pearson相关性分析浮游细菌、藻、硫化物两两间的相互关系。结果:早期藻华以Enterobacteriaceae为主导,各优势菌群(Enterobacteriaceae:Alteromonadaceae:Rhodobacteraceae)的比例约为8:1:21,硫元素主要以DMS形式存在;而后期Alteromonadaceae成为优势物种,各优势菌群的比例转变为3:5:25,硫的赋存形态由DMS转变为DMSO;Rhodobacteraceae在藻华的前期与后期均以优势种存在。本实验还发现藻华不同时期4种与藻呈正向相关的细菌,以及8种对藻起负向调节作用的细菌,它们在藻华生消的过程中扮演着不同的角色。结论:菌群的组成性改变与藻华生消具有一定的相关性,并对藻类的硫代谢产生影响。结果的获得有助于认识藻华微生物学过程中硫代谢的生态学功能,拓展锥状斯氏藻藻华的理论认识。

高低化池塘对罗氏沼虾生长性能和水质的影响

开展了高低化池塘对罗氏沼虾生长性能和水质的影响试验,并从环境参数、虾的生长性能、抗氧化酶活、产量收益和浮游细菌群落等方面,跟传统池塘进行了对比。结果表明,高低化池塘高位区水体溶解氧、罗氏沼虾表型特征(体长、体质量和头胸甲长)、存活率、产量、肥满度和日增质量,均显著高于传统池塘(P<0.001),饵料系数较低。抗氧化酶活结果显示,高低化池塘罗氏沼虾肝胰脏的过氧化氢酶、谷胱甘肽S-转移酶和丙二醛的含量较低,但超氧化物歧化酶却较高。浮游细菌群落的对比显示,高低化池塘中放线菌(Actinobacteria)和酸微菌(Acidimicrobiia)的丰度较高,但γ-、α-、δ-变形菌(Proteobacteria)、伊格氏菌(Ignavibacteria)和芽单胞菌(Gemmatimonadetes)和绿弯菌(Chloroflexia)的丰度较低。高低化池塘低位区的细菌α-多样性较低。指出,高低化池塘能显著提高养殖池塘的溶解氧含量和养殖效益。