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随着珠三角地区的经济高速发展,珠江广州段的氮污染问题形势严峻,研究珠江水体的氮循环,希望对珠江水体氮污染问题的科学解决提供一定的理论基础。反硝化是氮循环的主要和关键的步骤。反硝化作用,是硝酸盐或者亚硝酸盐还原成N2O或者N2的过程。反硝化过程分别由硝酸还原酶Nar、亚硝酸还原酶Nir、氧化氮还原酶Nor、氧化亚氮还原酶Nos催化。本文先对16S rRNA进行高通量测序,研究珠江水体细菌和古菌的微生物多样性,通过以珠江广州段水体为研究对象,以硝酸盐还原酶基因napA、细菌亚硝酸还原酶基因nirK和nirS、氨氧化古菌(AOA)的亚硝酸还原酶基因nirK、氧化亚氮还原酶基因nosZ为分子标记,对这5个反硝化功能基因进行高通量测序,比较分析反硝化微生物的多样性,同时以宏基因组和宏转录组测序来研究珠江水体的反硝化功能基因,得到以下主要结论:以珠江广州段滘口、白蚬壳码头、海心沙、穗石码头、南沙五点水样为对象,进行细菌和古菌16S rRNA高通量测序,五点水样的细菌主要为Proteobacteria(34.78~69.60%)和Cyanobacteria(7.55~35.65%),其中蓝细菌的丰度在滘口,海心沙和穗石位点比较高,说明这三点的富营养化程度可能较高;而在古菌的生物多样性上,主要的优势种群为氨氧化古菌和其他的泉古菌,说明珠江水体中AOA是主要的古菌优势菌。多数的AOA来自于GroupI.1b,其次是Group I.1a-associatied,少数来自于GroupI.1a。以珠江广州段滘口、白蚬壳码头、海心沙、穗石码头、南沙五点水样为对象,进行反硝化功能基因napA、细菌nirK、AOA-nirK、nirS、nosZ的高通量测序,分析比较结果得到:除了AOA-nirK结果,珠江五点水样中的反硝化微生物几乎都是来自Proteobacteria的微生物。反硝化功能基因多样性中,占优势的几个物种分别来自于Escherichia、Pseudomonas、Achromobacter和Dechloromonas等。而AOA-nirK都是来自于GroupI.1a-AOA,而且得到多样性有一簇较为独立的分支暂定为Pear River cluster,占有五点水样的42.33~75.49%。以珠江广州段穗石码头水体和沉积物样本作为研究对象,分析其宏基因组和宏转录组测序结果得到。从宏基因组测序结果中,可以得出硝化基因的丰度远远不及反硝化基因,但是从宏转录组结果来看,硝化基因的表达量要远远高于反硝化基因的表达量。结果说明了,反硝化作用在基因组层面具有很大潜在能力,但是从表达层面上硝化作用比较强。从表层水样和沉积物样品的垂直分布来看,沉积物的反硝化基因表达量比表层水样要高。从宏基因组测序和宏转录组测序的结果得出,在SS-W和SS-S样本里,进行硝化作用的微生物主要是Nitrosomonas和Nitrospria;而进行反硝化作用的微生物主要有Pseudomonas、Dechloromonas、Acidovorax和Streptomyces。