南海表层海水参与卡尔文循环的固碳基因多样性研究

为揭示南海北部表层海水中参与卡尔文循环的固碳基因多样性及其与环境因子的关系,本研究以卡尔文循环中的关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubis CO)的Ⅰ、Ⅱ型基因(cbbL、cbbM)作为分子标记,采用Illumina Miseq高通量测序技术对海水中的固碳基因多样性进行分析,并结合多元统计分析的方法,探讨了固碳基因多样性与环境因子的关系.结果显示,在南海北部表层海水中,含cbbL基因固碳基因主要归属于变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中,优势亚群分别是γ-变形菌亚门(45.3%)、蓝细菌(30.9%)和β-变形杆菌亚门(23.8%);而含cbbM基因的固碳菌群未检测到;近岸的A9站位与其他站位物种组成有一定的差异,异着色菌属(Allochromatium)、硫杆菌属(Thiobacillus)和硫单胞菌属(Thiohalomonas)为其特有菌属.相关性和冗余分析(RDA)结果显示,含cbbL基因的固碳基因丰度与水温、盐度呈显著负相关(p0.01),与硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐呈显著正相关(p0.01).     

南海北部细菌丰度和细菌生产力分布及其与环境因子相关性

以2014年8月南海北部海水样品为研究对象,利用平板计数法和流式细胞仪计数法对南海北部表层和垂直海域可培养细菌和细菌总数分布状况进行研究,对细菌生产力进行测定,并结合环境因子进行相关性分析。结果表明:珠江口到南海北部海域,水平方向可培养细菌总数变化范围是3.70×102~1.42×103 CFU/mL,细菌总数变化范围是5.12×105~1.61×106 cells/mL,细菌生产力的变化范围是0.03~0.40 mg/m3/h;垂直方向上可培养细菌变化范围是1.08×103~9.00×103 CFU/mL,细菌生产力变化范围是0.01~0.08 mg/m3/h,其中表层海水中的细菌生产力明显高于底层。与环境因子相关性分析表明,水平方向上,影响南海北部表层海水细菌总数和细菌生产力的主要因素是温度、盐度、硝酸盐（NO₃-N）、硅酸盐（SiO₃-Si）、亚硝酸盐（NO₂-N）和磷酸盐（PO₄-P）（P < 0.05）;垂直方向上,影响南海北部可培养细菌总数的主要因素是NO₂-N（P < 0.05）,影响细菌生产力的主要影响因素是温度和盐度（P < 0.05）。可见,南海北部表层海水中细菌总数高于可培养细菌总数2~3个数量级,表明该海域表层海水存在大量不可培养细菌;细菌的生命活动在海水表层相较底层更为活跃。