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微生物对湖泊生态系统中物质和能量循环起着非常重要的作用,湖泊微生物群落的变化必然影响其对该环境生态循环发挥功能的改变,了解微生物群落结构、多样性及其与环境的关系是探索其在湖泊生态系统中所发挥功能的基础。本论文结合纯培养和免培养方法,研究柴达木盆地淡水湖可鲁克湖(K湖)、微咸水湖青湖(Q湖)、咸水湖托素湖(T湖)和大苏干湖(D湖)以及盐湖尕海湖(G湖)、小柴旦湖(X湖)和尕斯库勒湖(M湖)共计7个湖泊中原核生物多样性、群落结构及其分布特点,并对分离的多株细菌新属或新种进行多相分类学鉴定。主要研究结果如下: Illumina MiSeq高通量测序研究上述7个湖泊46个表层湖水样品原核生物多样性、群落结构及其分布与非生物环境因素的相关性。测序共得到3211120条序列,经质控和均一化后,剩下731400条序列用于后续分析。采用RDP数据库进行物种注释,上述731400条序列包含616属、397科、231目、120纲和38门,其中344属、253科、173目、106纲和38门为已知类群,其它类群均还未报道,表明柴达木盆地湖泊拥有丰富的原核生物多样性,并含有大量未培养的微生物。盐度最高的M湖中原核生物主要由古菌(80-90%)组成,该湖在门水平的主要类群包括古菌域的Euryarchaeota及细菌域的Bacteroidetes和Proteobacteria;其它6个湖泊的原核生物主要由细菌(>95%)组成,门水平的主要类群包括Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Planctomycetes和Verrucomicrobia,两个咸水湖T和D湖的主要类群还包括Cyanobacteria和Tenericutes,G湖还含有大量古菌域的Parvarchaeota。首次在盐度接近淡水的低盐环境(Q湖)中检测到大量(约占1.0%)高盐环境的典型类群At12OctB3纲和Salinibacter,表明这些类群具有较强的生态可塑性。靠近T湖入湖口的T13样品的群落可能同时来自K湖和T湖两个湖泊,暗示Meta-群落假说中“扩散”作用可能对T湖原核生物群落分布产生重要影响。柴达木盆地7个湖泊水体中原核生物群落分布与非生物环境因素相关,盐度及组成盐度的6种矿物离子(Mg2+、K+、Cl-、Na+、SO42-和Ca2+)浓度为最主要因素,可以通过直接和间接的方式影响上述湖泊的原核生物群落分布。此外,盐度可以很好地预测湖泊中2门、5纲、5目、5科和3属的分布规律。环境因素对不同分类层级(门、纲、目、科、属和OTU)原核生物群落分布的影响并不一致,研究环境因素与微生物群落分布相关性时,最好对所有分类层级的微生物群落进行讨论,从而得到更全面、可靠的分析结果。 结合多种培养基分离柴达木盆地7个湖泊多个湖水样品的细菌,结果表明,MA和含1-10%(w/v) NaC1的1/10 LB寡营养培养基比较适合柴达木盆地湖泊细菌的分离。从7个湖泊中共分离418株细菌,归属于74个属,包括Alphaproteobacteria的33个属(155株)、Betaproteobacteria的4个属(12株)、Gamaproteobacteria的17个属(181株)、Bacteroidetes的9个属(40株)、Firmicutes的7个属(20株)和Actinobacteria的4个属(10株)。多株细菌的16S rRNA基因序列与最相近模式菌株的差异在2-7%之间,可能代表细菌新种或者新属。这些结果表明柴达木盆地湖泊存在丰富的可培养细菌多样性,并含有较丰富的新颖细菌资源。上述74个细菌属中,大部分属(50个)为某一单个湖泊特有,仅24个属为2-5个湖泊共有,说明柴达木盆地7个湖泊间的可培养细菌群落在属水平存在较大差异,同时也蕴藏少量亲缘关系较近的属类群。 免培养和纯培养两种方法均检测到Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria为柴达木盆地湖泊的主要细菌类群,表明这两种方法研究湖泊微生物多样性时表现出部分一致性。纯培养方法检测到的细菌类群远远低于免培养方法,说明这些湖泊中仅有少数细菌可以获得纯培养,体现了纯培养方法的局限性。纯培养方法分离的74个属中,35个属没有通过免培养方法检测到,表明免培养方法用于检测湖泊微生物多样性也存在一定的局限性。因此,免培养方法不能完全替代纯培养方法,两种方法互为补充。研究柴达木盆地湖泊微生物多样性时,既要充分利用免培养技术的优势,也要认识纯培养方法的重要性,同时结合免培养和纯培养两种方法进行微生物生态学研究,才能更系统、全面地认识湖泊中微生物的多样性。 对分离自柴达木盆地T、D和X三个湖泊的15株细菌进行多项分类学鉴定,它们属于4个新属和11个新种。4株新属细菌分别命名为Lacimonas salitolerans(TS-T30T)、Planktosalinus lacus(X14M-14T)、Aquisalinus flavus(D11M-2T)和Lacimicrobium alkaliphilum(X13M-12T);11株新种细菌分别命名为Vibriosalilacus(DSG-S6T)、Rheinheimera tuosuensis(TS-T4T)、Idiomarina planktonica(TS-T11T)、Marinobacter halophilus(XCD-X12T)、 Pseudomonas salina(XCD-X85T)、Maritimibacter lacisalsi(X12M-4T)、 Roseibium aquae(DSG-S4-2T)、Marivita lacus(TS-T44T)、Belliella aquatica(TS-T86T)、Psychroflexus salis(X15M-6T)和Psychroflexusplanktonicus(X15M-8T)。研究过程中发现,几乎所有Vibrio细菌的基因组都存在16S rRNA基因多态性现象,还表明多位点序列分析(Multilocus sequence analysis,MLSA)方法对Vibrio中细菌系统分类的重要性。此外,对上述15株细菌生理生化特性的研究,将有助于进一步了解这些细菌在柴达木盆地湖泊中发挥的生态功能,并挖掘一些具有应用潜力的微生物资源。