论文部分内容阅读
微生物是湖泊生态系统中的重要组成部分,其参与湖泊水生态系统中C、N、P和S等元素的物质循环和能量代谢过程,并在其中起着不可替代的作用。通过可培养组学了解湖泊可培养细菌微生物的群落结构和物种多样性是构建湖泊细菌微生物菌种库和研究细菌菌株如何参与水生态功能的基础。本文通过结合免培养和纯培养方式分析研究白洋淀湖泊水体可培养细菌微生物的物种多样性和群落结构,并利用多相分类学研究鉴定从白洋淀湖泊水体分离的新种细菌菌株的分类地位。主要研究结果如下:(1)利用Illumina Hiseq2500高通量测序平台分析白洋淀湖泊水体40个样品的细菌微生物多样性和群落结构。通过测序分析所有样品共得到1907830条有效的Tags序列,并且序列中每个碱基的质量分数均高于30,表明该测序结果可用于后续分析。经过质控和均一化(每个样品中包括32240条序列)后的序列利用usearch V8.0.1517软件按照97%的序列相似性聚类成3200个OTUs,再将全部OTU序列利用Greengenes数据库进行比对并进行物种分类地位注释,注释结果统计共得到34个门、79个纲、218个目、395个科和632个属(包括未知类群),物种多样性丰富,其中放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)疣微菌门(Verrucomicrobia)和变形菌门(Proteobacteria)占据重要类群地位,与报道的淡水湖泊群落结构主要类群一致。在3200个OTUs中,除蓝细菌外,将相对丰度大于0.5%的OTU定义为群落结构中的优势OTU,其相对丰度为78%–96%(共包括106个OTU),在这106个优势OTUs中,包含了9个门(Actinobacteria、Armatimonadetes、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes、Patescibacteria、Planctomycetes、Proteobacteria和Verrucomicrobia),并且Actinobacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria为主要类群。(2)利用多种寡营养培养基分离培养上述样品的细菌微生物,经统计发现,从白洋淀湖泊水体样品中共分离1002株菌株,分属于5个门(厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门、栖热菌门和变形菌门),10个纲,28个目,48个科,101个属,305个种及19株潜在新种(物种最高相似性低于98.65%),物种多样性丰富。通过blastn软件(阈值设为97%)本地比对免培养OTU序列和纯培养分离物种的16S rRNA序列发现,利用分离培养,不仅能够培养白洋淀湖泊水体群落结构的优势菌群和稀有菌群,同时也能分离免培养技术未能检测到的菌群。并且,在科分类水平上对免培养的优势OTU物种和纯培养分离菌株比较发现,纯培养技术能够分离培养白洋淀湖泊水体优势群落的52.8%。由此可见,通过纯培养的方式能够呈现群落结构中大部分的优势菌群。(3)利用多相分类学研究鉴定了2株疑似新种的细菌菌株,并将2株新种命名为Rufibacter latericius R-22-1c-1~T和Azospirillum griseum L-25-5w-1~T。研究过程中发现,Azospirillum属的菌株都具有硝酸盐还原的功能,因此,通过研究这些新种菌株的生理生化特征有助于探索湖泊细菌微生物的生态功能和挖掘具有潜在应用价值的细菌微生物资源。