浑河底泥细菌与古菌群落结构空间变化特征研究

利用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,考察了浑河表层底泥中细菌与古菌的多样性及群落结构变化情况.多样性结果表明,从上游至下游,底泥样品中细菌与古菌的种群结构均呈现由单一向复杂的演替趋势,且两者的Shannon多样性指数均在沈阳市下游的采样点-白塔堡河汇入浑河处分别达到其最大值3.88和2.91;而浑河底泥中细菌多样性及种群丰度均大于古菌多样性及种群丰度.群落结构的聚类分析结果表明,浑河底泥中细菌的群落结构具有明显区域特征,而古菌群落结构上下游保持稳定.冗余梯度分析(RDA)结果表明,上覆水中NO-3-N、NO-2-N、pH和Chl-a是影响细菌群落的主要因素,而NH+4-N、Chl-a、TP和NO-3-N则是影响古菌群落的主要因素.     

衬砌对河道底泥细菌群落同质化的影响

以高度人工化的再生水补给河道—北运河京津冀流域为研究区,对具有不同河道生境类型的上游与中下游底泥中的细菌群落多样性、组成及环境选择模式进行对比分析.结果表明：中下游河道衬砌工程促进底泥生境特征同质化,进而导致中下游底泥细菌群落同质化.上游细菌群落空间周转率（0.0002）相比较,中下游群落具有较低的空间周转率（0.00002）,并在排序图上呈现更紧凑的分布特点.与上游自然生境条件下的群落组成相比较,由于衬砌条件下非优势组分的片段类型多样性较高,优势组分的片段类型多样性及相对丰度较低,最终使得同质化群落表现为较低的丰富度.RDA模型（P=0.002）分析表明,衬砌和TP是影响细菌群落空间变化的主导环境因素,而大环内酯类和四环素类抗生素则对群落结构类内变异起作用.纤维杆菌门（Fibrobacteres）、纤细菌门（Gracilibacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、Acetothermia的片段类型多样性和费希尔菌门（Fischerbacteria）、Kiritimatiellaeota、放线菌门（Actinobacteria）、蓝细菌门（Cyanobacteria）的相对丰度均与衬砌高度相关.     

再生水补水对河道底泥细菌群落组成与功能的影响

以北京市永定河麻峪湿地再生水补水河段河道底泥细菌群落为研究对象,联合限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,16S rRNA基因克隆文库技术和实时荧光定量q PCR技术,分析再生水补水口上游、补水口及补水口下游这3个断面的细菌群落组成与功能特征差异,尝试解释再生水补水对河道底泥细菌群落组成和功能特征的影响.结果表明,再生水中高浓度的碳氮磷含量是导致补水口细菌群落多样性显著升高和群落组成最为丰富的直接原因,人工湿地对碳氮磷浓度有较高的去除效率,净化后底泥细菌群落逐步恢复,表现出上下游相似的细菌群落多样性和结构组成;补水口处细菌群落的优势类群是变形菌门中β-Proteobacteria和δ-Proteobacteria,亚优势类群是Planctomycetes和Actinobacteria,而ε-Proteobacteria、Chloroflexi、Spirochaetes是补水口处的独有类群;氮碳磷循环是再生水补水河道底泥主要的生物地化循环过程,克隆文库中补水口以毛单胞菌属(Comamonas sp.)为优势类群的45.9%的克隆子与氮循环相关,其相对丰度高于上下游(27.7%和23.4%),以溶杆菌属(Lysobacter sp.)为优势类群的17.9%的克隆子与碳循环密切相关,其相对丰度高于上下游(14.4%和12.9%);再生水中携带的痕量病原菌和抗生素等,在一定程度上改变了河道底泥细菌群落碳氮循环的转换方式,表现为补水口处固氮作用主要是红环菌属(Rhodocyclus sp.)通过光合作用实现,上下游以对植物具有促生作用的伯克氏菌属(Burkholderia sp.)为代表进行共生固氮.该研究结果为再生水补水河道人工湿地修复研究提供理论依据.     

砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性

为研究高原砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性特征,探寻底泥砷含量及砷形态与微生物之间的联系,采集云南省阳宗海东、西、南、北岸湖滨湿地底泥样品,利用16S rRNA高通量测序技术,研究了砷污染湖滨湿地底泥微生物丰富度特征,探讨了不同砷形态差异对微生物群落的影响.结果显示,底泥砷含量对微生物丰富度影响显著,砷含量高的南岸区域微生物的丰富度较高,OTU为1286~1473.而砷含量较低的西岸区域微生物丰富度也随之较低,OTU为693~1339.阳宗海湖滨湿地底泥微生物群落结构稳定,主要优势类群为Proteobacteria（变形菌门,15.6%~59.6%）、Chloroflexi（绿弯菌门,10.1%~44.9%）及少量的Actinobacteria（放线菌门）和Acidobacteria（酸杆菌门）.底泥中砷形态主要以残渣态砷（F5）和无定型氧化物结合态砷（F3）为主,无定型氧化物结合态砷（F3）对底泥微生物类群影响最为显著.同时,底泥中生物有效态砷（非专性吸附态砷+专性吸附态砷+无定型氧化物结合态砷）占到19.3%~58.6%,存在环境释放风险.研究结果加深了对砷污染高原湖泊底泥中微生物群落的认识,为湖泊砷污染防治提供微生物治理的理论基础和科学依据.     

北京大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

利用16S rRNA基因测序分类学技术,分别以北京市区2011及2012年不同月份的降水样品中细菌的基因组DNA为模板,通过克隆、测序构建基因组文库,研究了北京市大气降水中细菌的群落结构组成及多样性变化.系统发育分析结果表明,变形菌门(Proteobacteria) (α-,β-,γ-)是北京市降水样品中细菌的优势菌群(75.6%~100%),另外包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、硝化螺菌门(Nitrospira)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同的降水样品,细菌群落结构组成及多样性均存在着差异性,冬季12月份雪水样品细菌群落结构多样性明显高于其他季节的样品,细菌群落多样性(Shannon, H)特点是,冬季>秋季>夏季.     

北京大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

利用16S rRNA基因测序分类学技术,分别以北京市区2011及2012年不同月份的降水样品中细菌的基因组DNA为模板,通过克隆、测序构建基因组文库,研究了北京市大气降水中细菌的群落结构组成及多样性变化.系统发育分析结果表明,变形菌门(Proteobacteria)(α-,β-,γ-)是北京市降水样品中细菌的优势菌群(75.6%~100%),另外包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、硝化螺菌门(Nitrospira)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同的降水样品,细菌群落结构组成及多样性均存在着差异性,冬季12月份雪水样品细菌群落结构多样性明显高于其他季节的样品,细菌群落多样性(Shannon,H)特点是,冬季秋季夏季.     

典型高原湿地底泥微生物对砷污染的响应

为了深入探讨典型高原湿地底泥微生物群落对砷胁迫的响应规律,通过砷添加(As浓度分别为0、100、150、300 mg·kg^-1,依次记为YZ1、YZ2、YZ3、YZ4)的淹水模拟湿地生境试验,利用高通量测序技术对样品中细菌16S rRNA的V3～V4区进行测序.结果显示,底泥中砷形态主要以专性吸附态砷（F2）和弱结晶度的铁铝水合氧化物结合态砷（F3）为主,且随着砷污染浓度的升高,活性态砷（F1、F2和F3）占比上升.砷污染会影响底泥微生物多样性和群落结构.与YZ1组相比,YZ2组在一定程度上刺激了砷敏感微生物的生长和繁殖,如拟杆菌门（Bacteroidetes）;YZ4组处理下明显抑制了该微生物生长,但会促进耐砷微生物生长,如厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）使其成为群落主导.同时,在属水平上,YZ4处理组中具有As（V）异化还原功能的地杆菌属（Geobacter）细菌的占比也较YZ1组有所上升.基于功能预测结果表明,与YZ1处理组相比,其它3个处理组中均降低了底泥细菌的功能.研究显示,砷胁迫下,影响了底泥细菌的群落组成.高...     

浑河底泥古菌群落结构季节性变化特征

为探究不同水期河流底泥古菌群落结构特征,选取浑河底泥为研究对象,并于2014年4月(枯水期),9月(丰水期),11月(平水期)对浑河流域进行样品采样,通过PCR-DGGE技术获得3个水期古菌的DGGE指纹图谱,并进行数据分析.结果表明,平水期的古菌多样性和种群丰度都要好于枯水期和丰水期,多样性指数均高于2.10,种群丰度均高于0.94,且上游到下游均匀度波动平缓,数值维持在0.90左右,说明平水期浑河底泥古菌群落结构变化相对稳定.聚类分析结果表明,不同水期浑河底泥古菌群落结构多样性并没有明显的地区特征,但3个水期位于城市段的采样点的古菌亲缘性较为接近.冗余梯度分析(RDA)结果表明,枯水期时水中BOD5、p H和DO是影响古菌群落的主要因素;丰水期时水中的p H和NO-3-N是影响古菌群落的主要因素;平水期时水中的TP和NO-2-N是影响古菌群落的主要因素.     

浑河底泥反硝化厌氧甲烷氧化菌群落多样性的时空分布特征及其与环境因子关系分析

为了解浑河底泥中反硝化厌氧甲烷氧化菌——Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M.oxyfera)群落多样性的时空分布特征,通过克隆文库技术考察M.oxyfera的16S rRNA和pmo A功能基因的多样性时空分布特征,并结合多元直接梯度分析来研究环境因子(水样和底泥的理化性质)与其之间的关系.9月浑河上、中、下游底泥样品中M.oxyfera的16S rRNA基因的OTU数在2~5之间,Shannon-Wiener多样性指数变化范围为0.21~1.4,呈现出中游上游下游的分布特征.pmo A功能基因上游的OTU数和Shannon-Wiener多样性指数明显高于中游和下游,上游的Shannon-Wiener多样性指数分别是中游和下游的3.5倍和2.3倍,因此M.oxyfera的群落多样性呈现出明显的地域性分布特征.3号采样点处3月采集样品中M.oxyfera的16S rRNA和pmo A的OTU数目分别是6和5,明显高于9月对应的OTU数目,Shannon-Wiener指数也明显比9月高(1.40.68;1.570.00),因此M.oxyfera的群落多样性呈现出明显的季节分布特征.多元直接梯度分析结果表明底泥中DOC浓度、底泥电导率、水体中TOC含量和水体中亚硝酸氮浓度是影响M.oxyfera群落多样性的主要环境因子.     

底泥对沉水植物生长和群落结构的影响

太湖流域中的5种土著沉水植物〔马来眼子菜（Potamogeton malaianus Miq.）、微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）、苦草（Vallisneria spiralis L.）、黑藻（Hydrillaverticillata Royle）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.）〕经人工配置成3种群落,分别栽植在3种不同类型的底泥上,经过53 d的试验,对人工配置的沉水植物的成活、生长和群落结构演变进行了研究.结果表明:有机质和营养盐含量较高、流动性大、稳定性差的淤泥底质不利于沉水植物的定植,植物成活率较低;氮、磷含量较高的淤泥底质比生泥底质更有利于沉水植物的生长,沉水植物具有较高的相对生长速率,但过于肥沃的底泥会对水生植物的生长产生抑制作用.试验条件下,营养盐含量低的底泥有利于提高生物多样性.3种人工配置的群落中,无论黑藻是否为主栽种,其优势度均明显增加,成为群落优势种.因此,人为配置的沉水植物群落是不稳定的,群落优势种和稳定的群落结构主要由环境条件决定.      

青海湖流域东北部河流沉积物和土壤剖面记录的重金属污染特征

对青海湖流域东北部2个河流沉积物剖面和2个土壤剖面样品中As、Cd、Pb、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn等9种重金属元素的含量进行了分析测定,采用污染系数、富集系数、地累积指数和潜在生态危害指数研究了其污染的时空变化特征。结果表明,河流沉积物剖面和土壤剖面记录的重金属元素的富集系数基本显示出深部低于1而近地表高于1,且在25cm深度内往上逐渐增加的特征;它们记录的重金属变化趋势大体一致但有量的差异;重金属元素的污染系数均小于2,且大多数样品的值低于1,高值者为近地表样品,包括河流沉积物样品中的As、Cd、Pb、Ni、Cu、Zn和土壤样品中的Cd;地累积指数大多为负值,大于1者出现在近地表,包括河流沉积物样品中的Cd、Cu、Zn和土壤样品中的Cd;Cd的潜在生态风险因子在表层样品中大于30,9种重金属潜在生态危害指数也在表层样品中大于70。以上结果暗示青海湖流域东北部存在重金属的人为排放,在近代更为显著,不同地理位置重金属排放源种类和排放强度等的不同、分散稀释作用等造成该地区重金属时空上的变化特征;该区域仅在地表出现Cd、Cu、Zn的局部轻度污染,达到中等生态风险级别。     

Vertical diversity of sediment bacterial communities in two different trophic states of the eutrophic Lake Taihu, China

Vertical diversity of sediment bacterial communities in 2 different trophic states (macrophyte-dominated and algae-dominated) of the large shallow eutrophic Lake Taihu, China, were investigated using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and 16S rRNA sequence analysis. Clustering analysis of DGGE profiles showed that different clusters were recognized in different depths of sediment cores in the 2 lake trophic states. Analyses of the bacterial diversity, as estimated by the Shannon index (H'), showed that different sediment layers of the macrophyte-dominated state had higher diversity than the algae-dominated state. In addition, bacterial diversity of the sediment in the macrophyte-dominated state changed abruptly throughout the layers, but bacterial diversity of the algae-dominated state decreased gradually with sediment depth. Phylogenetic analysis showed that Proteobacteria was the most abundant phylum in the middle sediment of the 2 lake trophic states. In the macrophyte-dominated state, clone sequences related to Betaproteobacteria (50.0%) were the most abundant, followed by Epsilonproteobacteria (21.1%), Acidobacteria (7.9%), Deltaproteobacteria (7.9%), Chloroflexi (7.9%), and Bacteroidetes (5.3%); whereas in the algae-dominated state, sequences affiliated with Betaproteobacteria (84.4%) were predominant, followed by Deltaproteobacteria (12.5%) and Acidobacteria (3.1%). Canonical correspondence analysis showed that organic matter and pH play key roles in driving the vertical changes of bacterial community composition.     

西湖底泥中厌氧氨氧化菌的分子生物学检测

厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation,anammox）在海洋氮素循环中起了重要作用,而有关天然淡水生态系统中anammox的研究报道并不多.本研究采用16SrRNA基因克隆文库技术首次考察了西湖淡水底泥中anammox菌的分布与种群多样性水平.16SrRNA系统发育分析表明,西湖底泥中的...     

太湖表层底泥中产毒蓝藻群落结构和种群丰度的时空变化

为了研究太湖底泥中产毒蓝藻群落结构和种群丰度的时空变化,分别于2010年冬季(2月)、春季(4月)和夏季(6月)采集太湖不同湖区底泥样品,应用基于mcyA基因的聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和实时定量PCR(QPCR)技术分析底泥样品.结果表明,产毒蓝藻在太湖底泥中分布广泛,其群落结构和种群丰度存在空间和季节差异性:不同湖区间群落组成相似性系数变化范围为67%～97%;冬季、春季和夏季底泥中产毒蓝藻群落结构的香农多样性指数变化范围分别为2.774～3.392、1.649～2.619和0.681～1.996,呈逐渐下降趋势;且香农多样性指数与样品中优势基因型所占比例呈极显著负相关(p<0.01,r=-0.95);从冬季到夏季,底泥中蓝藻复苏进入水体中,产毒蓝藻种群丰度逐渐降低.底泥中产毒蓝藻群落结构和种群丰度的动态变化与温度、光照、溶解氧、电导率和pH值密切相关.     

黄土区沟道泥沙微生物群落变化特征及其影响因素

在黄土高原沟壑区,通过16S rRNA基因片段和ITS高通量测序,研究沟道泥沙中细菌和真菌群落在上-中-下游的变化特征.结果表明：与沟头相比,把口站的细菌群落中拟杆菌门（Bacteroidetes）与厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度分别增加6.6%和10.5%,而变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度降低15.1%;真菌群落中担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度增加7.7%,而子囊菌门（Ascomycota）降低30.2%;泥沙中黏粒含量与细菌丰富度（Chao1指数）和多样性（Shannon指数）之间显著负相关（P<0.05）,与真菌的丰富度和多样性无显著相关性;细菌和真菌群落多样性和丰富度的空间差异与SOC、Olsen-P的变化有关（P<0.05）.因此,泥沙中颗粒组成物和养分含量可能是影响沟道微生物群落变化的主要因素.     

南京市湖泊沉积物中重金属垂直分布及污染状况评价

为了解城市湖泊沉积物中重金属污染概况及其垂直分布规律,文章选取南京市前湖和月牙湖2个小型浅水湖泊为研究对象,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对沉积物中Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 7种重金属在垂向上的分布进行测定,并采用地累积指数法对重金属的污染情况进行评价。结果表明,月牙湖沉积物中重金属污染程度较前湖严重,整体上,沉积物中7种重金属质量分数由大到小的顺序为:Mn>Zn>Ni>Pb>Cu>Cr>Cd。沉积物中重金属垂向分布规律表明,7种重金属质量分数在表层0~10 cm无明显差别,而10~20 cm波动较大。地累积指数法的评价结果显示,重金属元素中Cd累积最严重,其污染程度处于中度到偏重污染水平之间。前湖沉积物中重金属Zn、Pb和Mn也发生明显累积,而污染较为严重的月牙湖7种元素都处于不同程度的污染状态。     

北极新奥尔松地区土壤及沉积物中可培养细菌多样性及分布特征分析

以2010年中国北极黄河站科学考察从新奥尔松地区采集的2个土壤和8个不同类型的沉积物样品为研究对象,采用分离培养方法及16S rRNA基因序列测定分析可培养细菌的多样性。对从10个站位分离出的343株细菌进行菌落特征分析,选取47株代表性细菌进行16S rRNA基因的分子鉴定并构建系统发育树,结果表明47株细菌归属于4个门,6个纲,18个属和29个种。在属水平上,芽孢杆菌纲细菌的多样性最为丰富,共6个属;在菌株数量上,γ-变形菌纲属于优势类群,共27株,分属于13个种。北极新奥尔松地区可培养细菌在海洋沉积物、湖泊沉积物、河流沉积物及土壤中的种属构成存在差异,其中海洋沉积物中细菌多样性最为丰富,而湖泊沉积物中细菌多样性次之。     

银川市典型湖泊沉积物细菌群落结构及其对重金属的响应关系

湖泊湿地是极其重要而又特殊的生态系统,在区域水资源调蓄、环境保护和生物多样性维持等方面具有重要意义.沉积物细菌是湖泊生态系统重要的组成部分,是湖泊生物地球化学循环的主要驱动力.为探明银川市典型湖泊沉积物细菌的群落结构及其影响因素,选取银川市3个典型湖泊（阅海湖、鸣翠湖和犀牛湖）为研究对象,于2021年1月、4月、7月和10月采集表层沉积物,应用16S rDNA高通量测序技术研究沉积物细菌群落组成,并探究其与重金属之间的响应关系.结果表明,银川市3个典型湖泊沉积物重金属生态危害系数远小于40,生态危害指数远小于150,危害程度均为生态轻微危害.3个湖泊的细菌群落多样性无显著差异,但各湖泊不同季节多样性有显著变化,群落组成也存在显著差异.阅海湖、鸣翠湖和犀牛湖的优势种菌门（相对丰度排名前3）均为：变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）,优势下级阶元为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）和δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）.银川市典型湖泊门水平分类上出现的主要差异物种为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、广古菌门（Euryarchaeota）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）.阅海湖沉积物细菌群落结构与Cu、Fe、Mn、Zn、As和Pb显著相关,鸣翠湖沉积物细菌群落结构与Fe、Pb和Cr显著相关,犀牛湖沉积物细菌群落结构与重金属相关关系不显著.沉积物重金属的种类和含量对银川市阅海湖和鸣翠湖沉积物细菌群落结构有显著影响,是引起湖泊沉积物细菌群落结构变化的重要环境因子.     

东湖沉积物营养状况的BP神经网络模型研究

运用人工神经网络对东湖沉积物营养状况进行了模拟研究.以东湖三个样点柱状沉积物的TN、TP、TOC、SRP、TSL、pH6个因子作为网络模型的输入变量,建立了训练样本和测试样本,同时采用有机指数值作为输出变量,对东湖沉积物营养状况进行评价分析.通过模型分析,结果显示东湖沉积物处于肥污染状态.在2008年6月采得的数据样本...     

三沙永乐龙洞内沉积物细菌种群特征

三沙永乐龙洞是世界已知最深的海洋蓝洞,洞内存在有别于一般海洋环境的生物群落和物质循环。本文采用高通量测序技术获得三沙永乐龙洞内沉积物中的细菌种群组成特征,以期为揭示细菌在蓝洞内物质循环中的作用提供基础数据。2017年3月在三沙永乐龙洞内约150 m深处斜坡相距10 m（152 m和162 m深处）和洞底300 m三个深度收集沉积物样品,采用Illumina MiSeq测序技术,比较研究三个不同深度沉积物中的细菌种群特征。测序共获得121690条优质序列,分类分析共检测出53个门、301个属和546种细菌。152 m、162 m和300 m深度沉积物中的细菌种群Shannon多样性指数分别为5.66、5.72和5.55。三个深度沉积物细菌种群在组成及其相对丰度上都存在明显差异,同时物种组成上又存在一定相似性和重叠情况,如Chloroflexi（绿弯菌门）和Proteobacteria（变形菌门）在三个深度沉积物中都为优势门,但其相对丰度不同,Chloroflexi的相对丰度分别为44.73%（152 m）、18.42%（162 m）和4.98%（300 m）,Proteobacteria的相对丰度分别为13.29%（152 m）、23.00%（162 m）和44.88%（300 m）。分类分析还发现了很多参与硫素循环的菌类,如绿硫细菌、脱硫酸盐还原菌、脱硫酸盐菌、脱硫球菌、硫微螺菌等,它们在不同深度沉积物中的相对丰度存在明显差异,表明在龙洞沉积物中硫素循环非常活跃,同时在不同深度沉积物中细菌参与的硫素循环步骤明显不同。