红树林底泥微生物群落组成、多样性及其分布

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红树林湿地是全球生态系统的重要组成部分,在地球生物地理化学过程中具有极其重要的地位。红树林底泥的微生物是该生态系统的关键成员。本研究针对该生境底泥的真菌和细菌群落开展了分子生态学研究,并结合测定的底泥物理化学性质对这些群落组成、系统发育学多样性、潜在的生态功能、空间分布以及它们与环境因子的相互关系进行了分析。本研究在深圳福田的红树林内部沿岸至海的方向设定了7个地理距离梯度(S1~S7),包括6个天然林的底泥样点和1个人工秋茄林的底泥样点。通过对细菌16S rRNA基因的T—RFLP(terminal restriction fragment length polymorphism)数据进行MDS(nonmetric multidimensional scaling)分析,发现了这些细菌群落结构之间独特的相似性。它们被划分为四类:前四个地理距离梯度的细菌群落依次聚为两类(S1和S2;S3和S4);S5与S7也同样展示了较高相似性;但S6相对独立。SIMPER(similarity percentage)分析结果也支持了这些细菌群落结构的相似性关系。各个样点之间的差异范围是28%~58%。通过构建不同样点的16S rRNA基因克隆文库并对其进行测序,本研究在整个红树林细菌群落中一共分析了432个细菌序列,包括17个已知门和2个未能定位类别。统计可见,整个红树林底泥生境中变形菌门的成员占主导优势(59%)。其中以γ—变形菌(26%)、ε—变形菌(14%)和δ—变形菌(10%)的比例最大。除变形菌之外,拟杆菌是整个细菌群落的第二大丰度的类别,比例达16%。其次是绿弯菌(6%)和厚壁菌(5%)。BLAST结果表明大部分成员与来自海洋环境的细菌类型具有最高的同源性。部分克隆子与来自污染环境的序列最为相近。4个不同样点的克隆文库比较显示这些细菌群落的优势类群基本一致,但是特定类群丰度有较大差别。 对真菌ITS(internal transcribed spacer)序列的T—RFLP数据进行MDS分析显示,地理距离梯度的前四个样点中真菌群落与前述细菌的聚类情况相似。后三个样点则相互离散,显示了较大的群落结构差异。SIMPER结果中各个样点的群落结构的相异性程度也支持该MDS的分析结果,其变化范围是50%~99%。ITS序列的系统发育分析显示,整个红树林底泥的341个真菌克隆子,共属于70个OTU(operational taxonomic unit),被划分为4大类。其中两个为已知的门分类,子囊菌门(24%)和担子菌门(11%)。未能定位的2个分类一共占65%。大多数的真菌OTU与GenBank的序列类型之间的相似性很低,这些OTU的丰度分布极不均匀,少数高丰度的OTU占据红树林底泥真菌群落结构的主导地位。四个样点的克隆文库反应了真菌群落结构的空间差异非常显著。 生态学指数分析显示,两种红树林底泥的微生物群落中,细菌群落具有更高的系统发育多样性,并且各个样点细菌群落之间的差异程度明显小于真菌群落。两种微生物的T-RFLP和克隆文库的结果都显示红树林底泥在较小地理距离尺度中存在着显著的群落空间分布变化。环境因子主成分分析表明这些微生物的空间分布情况更多地与有机碳、碳氮比、总磷和电导率有相对紧密的关系。总之,本研究首次利用分子生态学的方法较全面地揭示了红树林生态系统的底泥环境中细菌和真菌独特的群落结构、空间分布特征以及与生物地理化学因素之间的相互关系。
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