珠江河口浮游细菌群落结构及影响因素

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:anqiiqna
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浮游细菌在生物地球化学循环中具有极其重要的作用,其代谢活动是河口水生态系统中物质循环和能量流动的关键环节。珠江河口(112.5-114.5°E,21.5-22.4°N)位于粤港澳大湾区中心位置,区内工农业活动以及城市化进程严重影响珠江河口水生态健康及安全。掌握其物质和能量循环的关键特征,是河口生态系统安全保障和渔业水域保护与利用的关键。鉴于浮游细菌可对水环境理化条件变化作出响应,细菌群落结构的动态变化可反映水生态环境健康与安全,因此为了了解珠江河口浮游细菌群落动态变化,探究其对环境因子的响应模式,进一步开发浮游细菌对水生生态系统的修复潜能,将珠江河口作为研究区域,浮游细菌作为研究对象进行群落结构的研究并分析其与环境因子的关系。本研究于2017年8月(夏季)、2017年11月(秋季)、2018年1月(冬)和2018年5月(春季)在珠江河口的8个入海口(112.28-113.65°E,22.20-22.79°N)采集表层水体样品(0.5m),借助Illumina Miseq高通量测序平台,运用16S rDNA扩增子技术,结合多种生信统计分析方法,研究珠江河口浮游细菌群落结构组成及其环境影响因素。在研究期间,珠江河口全年水温在19.20℃-29.20℃之间波动;水体盐度在春、夏季普遍低于1‰,秋冬季的平均盐度分别为5.63‰、4.37‰;水体的pH在7.37-8.56之间波动,氧化还原电位在34.7353.84mV之间波动;总溶解固体在调查周期内呈现降低的趋势;夏季水中的溶解氧低于其他三个季节。珠江口水体中总磷全年处于地表水质量标准(GB3838-2002)III-IV类水平,总氮处于V类水平或者劣V类。随着季节的变化,珠江口区域磷酸盐(PO43-)、硝酸盐(NO3-)、亚硝酸盐(NO2-)、氨(NH4+)以及硅酸盐(SiO32-)的浓度有所波动。对珠江河口各季节的环境条件的分析发现夏季环境条件与其他季节差异较大,洪门与蕉门、横门之间的环境相似度最高,虎门和崖门与其他口门的环境差异最大。珠江河口浮游细菌共检测到14纲,24属。其中γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,29.69%)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria,12.30%)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,9.88%)、放线菌纲(Actinobacteria,8.17%)和拟杆菌纲(Bacteroidia,6.82%)为主要优势类群;假单胞菌菌属(Pseudomonas,2.15%)、hgcIclade(4.48%)、黄杆菌属(Flavobacterium,3.17%)、Limnohabitans(2.69%)、不动杆菌属(Acinetobacter,3.50%)和CL500-29marinegroup(3.13%)是优势属。群落多样性分析发现夏季细菌群落的Simpson指数显著低于其他季节,所有样品的Shannon指数不存在显著差异。基于Bray-Curtis差异系数的UPGMA分析结果表明,珠江河口夏季浮游细菌群落单独分为一组,与秋季、冬季和春季有显著差别,这个结果与环境分组的结果一致,表明了浮游细菌群落随环境改变的特性。经ANOSIM检验发现珠江河口浮游细菌群落存在显著的季节差异性(R=0.88,P<0.01),而不存在显著的空间差异(R=-0.21,P=1)。珠江河网与珠江河口2018年1月(冬季)的浮游细菌群落存在显著差异(R=0.98,P=0.001)。RDA分析结果表明,总溶解固体(r2=0.8576,P<0.01)、温度(r2=0.6935,P<0.01)、pH(r2=0.4709,P<0.01)、亚硝酸盐(r2=0.4460,P<0.01)、溶解氧(r2=0.3464,P<0.01)、磷酸盐(r2=0.2892,P<0.01)、硅酸盐(r2=0.2535,P<0.05)总氮(r2=0.2176,P<0.05)显著影响珠江口的浮游细菌群落结构。Pearson分析结果表明,温度和总溶解固体与浮游细菌优势类群的相对丰度呈现显著负相关关系;盐度、pH、溶解氧、硅酸盐则与浮游细菌优势类群的相对丰度呈显著正相关性。珠江河口夏季降雨量大,台风频繁所造成的水体理化特征剧烈并且持续的变化是导致夏季浮游细菌群落显著不同的主要原因。自然条件下温度的升高有利于浮游细菌的生长和繁殖,而本研究的结论与之相反,表明了在珠江河口所独特的环境条件下,单一环境因子对浮游细菌的影响已经不足以解释环境中浮游细菌的群落动态变化。
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