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水体中,藻类和细菌共生形成特殊的微环境,二者之间存在耦联的代谢关系,对其磷代谢关系的研究对于深入了解水体中磷的生物地球化学循环过程、水华的暴发机理具有十分重要的意义。本研究对比了太湖不同生态特征湖区各季节中的细菌数量、代谢活性细菌数量、代谢活性、种群结构的差异;测定分析了其中有机磷分解细菌数量、种群的时空分布特征;从微囊藻表面分离出了几株有机磷分解细菌,进行了分子鉴定并初步研究了其解磷能力;分析了水华过程中有机磷分解细菌与微囊藻之间的磷代谢耦联关系。通过研究主要得到了以下结论:
(1)太湖水体中代谢活性细菌的数量和比率存在显著的时间和空间差异,夏季最高分别为1.2±0.46×106个/ml和80.2%;冬季最低分别为6.22±2.0×105个/ml和22.3%。河口区和五里湖的代谢活性细菌数量显著高于东太湖。有机磷分解细菌的数量在季节和湖区间也有显著的差异,最高值在春季,最低值在冬季;河口区、梅梁湾和五里湖较高,东太湖和湖心区较低。细菌的种群结构以及有机磷分解细菌的优势种在季节上有显著的差异。
(2)从太湖微囊藻表面筛选出6株有机磷分解细菌。经测序鉴定,其分别属于α变形菌纲、β变形菌纲和放线菌门中的红球菌属、根瘤菌属、紫色杆菌属、纤发菌属和甲基杆菌属。本研究中以PO43-释放率与TP利用率之和来表征细菌的解磷能力,六株有机磷分解细菌对卵磷脂均有一定的降解能力,最大PO43-释放率为11.1%,最大TP利用率为62.51%。
(3)水华过程中细菌数量、代谢活性细菌数量和有机磷分解细菌数量显著增加,其变化趋势滞后于藻类浓度。水体中与藻类表面细菌的种群结构有很大的差异,相似性仅有30%。在水华过程中,水体中细菌的种群结构发生了较大的变化,相似性在47.5%~70%之间;而藻类表面细菌的种群结构变化较小,相似性在85%~97.5%之间。水华爆发时藻类在磷循环中起主导作用;水华消亡时,细菌在磷循环过程中起主要作用。