盐田港溪尾湾生境修复过程中微生物群落结构变化

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滨海湿地是地球上生产力最高、生物多样性最丰富、生态功能最具价值的湿地生态系统之一,因其独特的生态环境及其在营养物质循环、污染物截留和侵蚀控制等方面的显著作用而广受关注。近年,我国滨海湿地呈现总面积持续减少,自然湿地面积锐减,而人工湿地和非自然湿地面积剧增的变化趋势。导致滨海湿地受损的原因主要有五大方面:海岸围垦、过度收获、污染、外来物种入侵和全球气候变化。  盐田港位于福建省宁德市溪尾镇,是三沙湾重要的水域之一,溪尾湾位于溪尾镇,是重要的牡蛎养殖基地。近年来,由于人类养殖、开垦活动、米草入侵等因素影响,盐田港特别是溪尾湾的生境退化现象严重。为实现溪尾湾生境恢复,2012年-2015年期间,本研究对溪尾湾采取生境修复策略,主要开展海岸人工湿地与海水生态浮床技术相结合的陆源污染物拦截与消减,其中在溪尾湾主要进行红树林湿地扩容及人工湿地培育的修复策略。微生物是滨海湿地生态系统的重要组成部分,在物质循环和能量流动中发挥巨大作用。因此,沉积物中微生物的群落结构常被用于指示生境修复的状况。目前,高通量测序方法因其准确性强、数据量大、快速等优点被用于土壤微生物群落结构的研究。本论文应用基于Illumina高通量测序平台比较不同生境修复策略下的微生物群落结构差异,探究时空尺度上微生物群落结构变化规律;应用可培养技术分离纯化可培养的细菌,从中筛选石油烃降解菌并进行石油烃降解菌的降解特性研究。主要结果归纳如下:  (1)盐田港溪尾湾沉积物微生物群落结构调查,经高通量测序共鉴定微生物26个门66个纲,其中变形菌门(Proteobacteria)占绝对优势(占44.4%-65.7%),其次依次是绿弯菌门(Chloroflexi)(占4.6%-10.0%)和酸酐菌门(Acidobacteria)(占4.1%-9.0%)。γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)是绝对优势类群。在属的水平上,各样本的群落结构呈现出相同结果,且包含多种已报道的功能微生物类群。微生物多样性随时间和空间的变化有所差异,具体来说空间上,光滩区微生物多样性>米草区>红树林区,功能降解菌多样性是米草区>光滩区>红树林区,棍状厌氧菌属(Anaerorhabdus)仅存在新光滩生境中,互营单胞菌属(Syntrophomonas)仅存在红树林生境中;随时间的推移,微生物多样性呈现降低的趋势,且不同年份,优势菌属有所差异,2012年以酸杆菌门(Acidobacteria)的GP21属和芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)为优势菌属,2013年-2015年样品多以变形菌门(Proteobacteria)不同的细菌属占优势,2013年样品多以ε-变形菌纲(Epsilonproteobacteria)的Sulfurovum属占优势,2014年样品多以δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)的暗杆菌属(Pelobacter),2015年样品多以γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)的Haliea属占优势。  (2)通过可培养方法,从2014年及2015年沉积物样品中分离到25株细菌,16S rRNA基因鉴定结果显示这些细菌分属于3门15属25种。应用选择性培养基,获得2株石油烃降解菌,3株多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解菌。  经16S rRNA基因鉴定,2株石油烃降解菌分别为Rhodococcus sp.14C1-JGC2-1-1和Acinetobacter sp.14C1-JHC2-1-1。采用改良平板升华法成功地筛选到3株PAHs降解菌,16S rRNA基因鉴定结果显示这3株菌分别为Croceicoccus sp.14P-JHC2-1, Jiella sp.15P-JC2G-3和Thioclava sp.15P-JC3G-3。  用GC-MS测定2株石油烃降解菌对石油中的饱和烃和芳烃组分的降解,扣除非生物因素的损失(11.9%),降解菌对石油烃的降解能力分别为19.4%和25.3%。用 SPE-HPLC(Solid phase extraction-high performance liquidchromatography,SPE-HPLC)测定3株菲降解菌对菲的降解能力,结果显示,降解菌Croceicoccus sp.14P-JHC2-1、Jiella sp.15P-JC2G-3和Thioclava sp.15P-JC3G-3,在168 h后对初始浓度为100 mg/L的菲分别降解了95.4%,63.7%和80.8%,表明降解菌具有较强的PAHs降解能力。
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