富营养化博斯腾湖细菌群落结构空间异质性与其影响因子

摘要：本论文以地处中国西北干旱地区新疆的一个大型微咸水内陆湖泊——博斯腾湖（简称博湖）为探讨对象，探讨了水体中环境因子与细菌丰度及群落结构间的联系。首先，选取6个具代表性的采样点进行了一周年（2010.6－2011.6）的水质调查。结果表明，博湖水质空间差别显著，但不同样点水质月变化无一致走势。大湖区：西北角水域水质最差；开都河入湖处水质月变化幅度大，水质相对较好；中东部水域水质处于中间水平。小湖区：湖水质最好，介于Ⅰ到Ⅲ级之间；北闸附近的湖沼湿地，水质差，多为Ⅴ类和劣Ⅴ类。博湖主要污染物是盐分、总氮、硫酸盐和氯化物。水体总体营养水平为中营养，部分时段达到了轻度富营养水平。农业面源污染、水文、湖流及水生植物等，是造成博湖水质时空差别的主要理由。近50年来博湖水质演变历程表明，自20世纪70年代以来，博湖已经由新疆最大的淡水湖转变为微咸水湖。伴随着湖水咸化，其它污染物浓度也快速升高。其次，于2010年6月，在全湖选取23个采样点，进一步探讨了环境因子与细菌之间的联系。结果表明：博湖水体中总氮浓度变动在0.26～1.45mg/L之间（均值0.91mg/L），矿化度变动在219～1696mg/L之间（均值1125mg/L）。水体中细菌的丰度变动在1.41～4.57×10~6cells/ml之间（均值2.89×10~6cells/ml），其峰值出现在人为活动多的5号点与污染较重的西北部，最低值出现在盐度最低、污染最轻的14号点。聚类浅析结果显示，博湖的23个采样点可以分为淡水区和微咸水区两个类群。微咸水区的TDS、电导率、盐度、TN、COD_(Mn)、Cl-、硫酸盐的含量及细菌的丰度均显著高于淡水区（P0.01）。细菌的丰度与COD_(Mn)及Cl-显著正相关（P0.01）。此外，利用PCR-DGGE探讨了博湖中细菌的多样性和群落组成。根据DGGE的结果，选择6个位点的样品进行了16S rRNA基因的克隆和测序，获得374个细菌的16SrRNA基因序列。其中占优势的分别是β-变形菌（35.8%），拟杆菌（25.4%）和ε-变形菌（21.4%）。利用∫-Libshuff等软件对这六个克隆库进行统计浅析，发现博湖的细菌群落有显著的空间差别。盐度是决定博湖细菌群落组成和β-变形菌丰度的关键因子，它的贡献率占20.4%。总之，博湖水质受自然和人为两种因素影响，近十年来，人为因素加剧了博湖的咸化和富营养化。细菌丰度的空间分布差别是对水体富营养化及咸化加剧的响应。位于干旱地区的博湖，细菌种类比较少，未知细菌类群所占比例高，优势种数量少。博湖中，盐度的高低是造成细菌群落组成和β-变形菌丰度异质性的主导因子。关键词：博斯腾湖论文细菌群落结构论文富营养化论文盐度论文

摘要4-5

Abstract5-9

缩略词表9-11

1. 文献综述11-16

1.1 博斯腾湖概述11-12

1.2 浮游细菌及其生态作用12

1.3 细菌的群落结构及遗传多样性探讨进展12-13

1.3.1 细菌的时间异质性探讨12-13

1.3.2 细菌的空间异质性探讨13

1.4 微生物探讨的主要策略13-16

1.4.1 传统的微生物探讨策略13-14

1.4.2 微生物探讨的分子生物学技术14-16

2. 引言16-18

3. 本探讨的主要内容及作用18-20

3.1 探讨内容18

3.2 探讨作用18-19

3.3 技术路线19-20

4. 材料与策略20-27

4.1 采样点布设与介绍20

4.2 样品采集20-21

4.3 水体理化参数的测定21

4.4 水体中细菌丰度的测定21-22

4.5 水体中细菌 DNA 的提取22

4.6 PCR 扩增22-23

4.7 DGGE 浅析23

4.8 克隆建库及测序23-24

4.9 数据浅析24-27

4.9.1 水质浅析24

4.9.2 DGGE 图谱浅析24-25

4.9.3 细菌结构多样性及相似性浅析25-26

4.9.4 群落结构与环境变量相关浅析26-27

5. 结果与浅析27-50

5.1 博斯腾湖的水质近况27-35

5.1.1 水质月变化27-29

5.1.2 水质空间变化29

5.1.3 水质情况评估29-30

5.1.4 水质时空异质性理由30-31

5.1.5 近 50 年来博湖水质变化走势及理由31-35

5.2 博斯腾湖中与细菌群落结构相关的理化情况35-39

5.3 博斯腾湖中细菌丰度对富营养化及咸化的响应39-41

5.3.1 博斯腾湖细菌丰度的空间分布特点39

5.3.2 博斯腾湖细菌丰度与理化因子的相关浅析39-41

5.4 博斯腾湖中细菌的多样性和群落结构41-50

5.4.1 博斯腾湖中细菌群落结构的差别41

5.4.2 影响博斯腾湖细菌群落结构差别的主要环境变量41-42

5.4.3 博斯腾湖细菌克隆库的系统发育浅析及多样性指数42-44

5.4.4 博斯腾湖细菌 16S rRNA 基因库统计比较44-45

5.4.5 博斯腾湖中细菌群落组成的优势种45-50

6. 讨论50-55

6.1 细菌丰度对营养盐输入的响应50

6.2 细菌丰度对盐度的响应50-51

6.3 水体富营养化与矿化对细菌丰度的综合影响51

6.4 博斯腾湖中细菌群落组成的优势种51-52

6.5 盐度对博湖中细菌群落组成的空间异质性影响52-53

6.6 博湖中细菌种类丰富度53-55

7. 结论55-57