长江口潮滩沉积物古菌群落结构与多样性

以长江口潮滩为研究对象,采用高通量测序技术,研究了潮滩沉积物古菌群落结构与多样性及其影响因素.结果表明,沉积物中古菌群落OTUs数量为900~1417,Shannon指数为7.02~8.02,均表现出从低盐度向高盐度样点降低的变化特征.各采样点古菌群落特异性OTUs占各采样点总OTUs的24.2%~57.3%,而共有的OTUs仅占1.2%,说明各样点沉积物中古菌群落特异性较高.沉积物中古菌主要隶属于广古菌门（Euryarchaeota）和奇古菌门（Thaumarchaeota）,而深古菌门（Bathyarchaeota）也是古菌群落的重要组成部分,其相对丰度占到17.7%~25.9%.主成分和聚类分析表明芦潮港和东海农场沉积物中古菌群落结构相似,白龙港和浏河口群落组成相近,而浒浦与其他采样点的古菌群落组成差别较大.通过典范对应分析,研究区沉积物中古菌群落结构与沉积物盐度水平有着非常密切的关系.上述研究结果表明长江口潮滩沉积物中古菌群落结构组成和多样性具有高度的空间差异性,且沉积物盐度是群落差异的决定性影响因素.     

汾河干流湿地土壤中古菌群落的演替特征及其驱动因素

古菌作为环境微生物的重要组成部分,可在河流生态系统中的碳、氮、硫等元素生物地球化学循环过程发挥重要贡献.本研究以汾河干流的渍水湿地土壤为研究对象,通过实时定量PCR及高通量测序技术分析了湿地土壤中古菌群落的丰度、结构组成及其潜在功能,揭示了汾河干流湿地土壤中古菌群落的演替特征及其主要驱动因素.结果表明：汾河干流不同区域湿地土壤中古菌的优势类群具有明显差异,上、中、下游区域的古菌群落分别以Thaumarchaeota、Euryarchaeota和Nanoarchaeota为主.PCoA及ANOSIM分析也显示,不同区域间的古菌群落存在极显著差异（p<0.01）;其中,汾河中下游湿地土壤中的古菌群落呈现出极显著的距离衰减关系（p<0.01）.汾河上游区域内的古菌群落可能主要参与了氮代谢相关过程,而中下游的古菌群落则可能以产甲烷过程为主.汾河湿地土壤中古菌群落的丰度主要受pH及氮磷有效养分的调控,而土壤有效磷和总磷是影响古菌群落结构的主要环境因子.总体上,受不同区域土壤理化性质差异的影响,汾河干流湿地土壤中的古菌群落在纬度尺度上呈现出一定的生物地理分布格局.     

酸性矿山废水库周边土壤微生物多样性及氨氧化菌群落研究

采集了安徽某铁矿酸性矿山废水库周边土壤样品,测定其理化参数,并采用分子生物学方法分别研究了土壤中细菌和古菌群落组成以及驱动氨氧化作用的微生物类群.结果表明,该土壤样品受到酸性矿山废水严重污染,pH低于3,铁铝等金属含量很高.细菌的16S rRNA基因文库覆盖11个类群,其中酸杆菌门(Acidobacteria)占主导地位,丰度达47.4%;疣微菌门(Verrucomicrobia)为第二大门类,丰度为18.9%.样品中含有大量嗜酸的细菌类群,如Candidatus Koribacter versatilis和Holophaga sp.等.古菌的16S rRNA基因文库仅覆盖2个类群,分别为奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota),奇古菌门占绝对优势地位.该土壤样品中的氨氧化作用可能主要由奇古菌门的氨氧化古菌所驱动,且该区域存在新的氨氧化古菌类群.     

白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌垂向分布特征及群落构建

为了探究白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌群落垂向分布特征、关键物种和群落构建过程,结合好氧反硝化功能基因（napA）高通量测序技术,进行了微生物多样性分析、物种差异分析、关键物种识别和群落构建过程研究.结果表明,该时期白洋淀沉积物高通量测序得到13 845个OTUs,共分为10个门类,其中第一大门类为变形菌门,达到29.03%～94.46%,从表层到底层呈下降趋势;占比前二的纲为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;占比前三的属为Cupriavidus、Aeromonas和Thauera.微生物α多样性显示垂向分组间表层沉积物Chao1指数最大为3 327.67±621.28,明显高于底层（2 193.96±455.57）;中层沉积物Simpson指数最大为0.97±0.013,明显高于表层（0.94±0.029）.主成分分析和Venn图显示表层和底层间差异性最显著,Adonis分析表明垂向间存在极其显著差异（P<0.001）;随机森林分析和网络分析的关键物种有交叉相同的物种（Bordetella）,但差异贡献程度最高的物种不同,分别为Ferrimona...     

河蚬（Corbicula fluminea）扰动对表层沉积物中氨氧化菌群落结构和丰度的影响

为研究不同生物量河蚬(Corbicula fluminea)的生物扰动对表层沉积物中氨氧化菌群落结构和丰度的影响,本研究设计了沉积物-水微宇宙的模拟体系,通过构建克隆文库、实时荧光定量PCR(real-time qPCR)等分子生物学方法比较不同密度河蚬扰动的沉积物中氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落结构和丰度差异.结果表明,河蚬的生物扰动作用对表层沉积物氮素释放有明显的促进作用.氨氧化菌(AOA和AOB)amoA基因克隆文库中,AOA的amoA基因序列包含了已知的海洋和土壤环境中的两个分支,AOB的amoA基因绝大部分序列都属于变形菌门β亚纲(β-Proteobacteria)中的亚硝化单细胞菌属(Nitrosomonas).3个处理组表层沉积物中细菌amoA基因丰度均高于古菌amoA基因丰度,且河蚬密度越高则细菌amoA的丰度越低.同时,河蚬的添加使得微宇宙体系中氨氧化菌(AOA和AOB)的多样性降低.综上,河蚬的生物扰动对表层沉积物中氨氧化菌群落结构和丰度产生了一定的影响.     

花山流域小型水库氨氧化菌丰度和群落组成

硝化在土壤氮循环中有着显著的作用,其中的第一步反应可以被氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)所催化。为了阐明湖泊沉积物营养水平差异对AOA和AOB丰度和多样性的影响,该研究采集了安徽省滁州市花山水文实验流域东源、中源和西源的3个小型水库表层沉积物样品,并测定不同沉积物样品中氮素的营养水平和氨氧化菌丰度和群落组成。结果表明,古菌的amo A基因丰度与p H以及总氮(TN)浓度呈现明显的正相关关系,细菌amo A基因OTUs数目明显正相关于p H以及TN,而古菌OTUs数目和NO3--N呈现一定正相关关系。采样点红旗水库沉积物中古菌amo A基因丰度最高(1.72×106拷贝/g干沉积物),而采样点狮子山坝的最低(1.51×105拷贝/g干沉积物)。不同沉积物样品细菌amo A基因丰度由大到小依次为龙库(2.11×108拷贝/g干沉积物)狮子山坝(6.40×107拷贝/g干沉积物)红旗水库(2.02×107拷贝/g干沉积物)。所有沉积物样品的细菌amo A基因丰度均高于古菌amo A基因丰度。古菌amo A基因序列分为两种属,即Nitrososphaera和Nitrosopumilus,细菌amo A基因主要有Nitrosomonas oligotropha,Nitrosospira,N.Europaea/Nc.mobilis和Undefined-N.Europaea/Nc.mobilis类群。p H和TN浓度对群落结构有重要影响。该研究获得的数据将利于更好的理解不同营养水平沉积物中的氨氧化过程的差异。     

黄渤海典型海域DGM变化及其影响因素

采集黄渤海海域海水,研究近海、远海、河口海域溶解气态Hg（DGM）变化及其差异。结果表明,近海表、底层海水DGM浓度较高（分别为160~230 pg/L,160~250 pg/L）,中层最低（50~140 pg/L）,近海沉积物再悬浮导致沉积物中产生的DGM释放到上层海水,所以底层高于中层。远海站点表层、中层海水DGM浓度高（分别为140~210 pg/L,130~200 pg/L）,底层最低（60~180 pg/L）。表层海水DGM主要是光还原产生,而底层海水的DGM来自上层DGM的扩散或沉积物的释放。长江、黄河河口附近海域表层海水DGM浓度高,随着深度的增加,DGM浓度减小,底层沉积物产生的DGM较少,长江口附近的低氧区未发现DGM的高浓度值,说明低氧区不能导致DGM的大量产生。     

不同地区土壤古菌群落对重金属污染的响应

为探讨农田土壤古菌群落结构与构建机制对不同类型重金属污染的响应特征及影响因素,采集高地质背景区、涉重金属企业和工矿区周边农田土壤样品,通过高通量测序,结合土壤理化性质,对土壤古菌群落组成及构建机制进行研究.结果表明,本研究区域内农田土壤重金属空间异质性高,镉污染较广泛,除工矿区部分土壤样本存在强生态风险,其他样本存在轻微的潜在生态风险.不同地区古菌群落结构差异较大,泉古菌门（Crenarchaeota）为优势菌门,占比62.7%~98.3%,其次为Halobacterota （1.1%~23.2%）.环境因子中,土壤有机质含量、pH、砷和铅含量与古菌群落显著相关（P<0.05）,是古菌群落结构差异的主要驱动因子.零模型分析表明本研究古菌群落在系统发育上聚集,确定性过程驱动古菌群落构建,有机质和pH等环境因子的异质选择作用主导古菌群落形成.因此,环境过滤的确定性作用最终驱动本研究古菌群落构建,环境异质性导致了古菌群落多样性和空间异质性,从而增强古菌抵御环境胁迫的能力,利于农田生态系统功能的稳定性和可持续性.     

滨海化工园区海域沉积物古菌多样性及其影响因素研究

古菌在海洋生物圈中起着极其重要的作用,影响着海洋生态系统碳、氮、硫和铁等元素的循环。海洋沉积物中拥有大量古菌,对它们的分布和多样性调查是了解其生态功能的前提和基础。采用Illumina MiSeq PE300宏基因组高通量测序技术,以浙江省椒江化工园区附近海域沉积物为研究对象,开展古菌群落进行调查研究。在8个站位中鉴定得到古菌共11门37科52属。从门水平上看,奇古菌门(Thaumarchaeota)在多数站位均表现出明显优势,其相对丰度占总数的49%。其它较为丰富的门类包括泉古菌门（Crenarchaeota）、广古菌门（Euryarchaeota）、Woesearchaeota等。从属水平上看,Nitrosopumilus是最主要的优势菌属,其相对丰度占总数的48%。本次调查发现调查海域沉积环境存在较明显的空间异质性,一定程度上对古菌群落结构造成了影响。镉、铅、砷、铬、汞等重金属与一些古菌门类存在着显著相关。     

调水和季节变化对河流沉积物古菌群落的影响

采用高通量测序方法分析了汾河引黄河段沉积物中古菌群落的组成、相对丰度、多样性,及其与环境因子之间的相关性,揭示引黄调水和季节变化对古菌群落结构的影响.结果表明：冬季时水体SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、K⁺等离子浓度、EC、TDS （总溶解固体含量）、沉积物碱解氮和速效磷含量是影响古菌群落结构的主要环境因子,夏季时沉积物pH值、有机质和速效磷含量是主要环境因子.黄河水汇入后河流沉积物中出现了上游未检测到的古菌类群,如TMEG （norank_f_Terrestrial_Miscellaneous_Group）、洛基古菌等.引黄还可以使甲烷杆菌和海洋古菌等在不适宜其生存的时期活跃起来,丰度明显增加.冬季引黄河段古菌数量增加,多样性提高,夏季则相反.季节变化改变了古菌群落的空间相似关系,然而引黄的贡献较季节变化大.研究河段沉积物中古菌群落组成丰富,包含多种至今未被分类定义的古菌.     

冬季黄东海颗粒有机碳的时空分布特征

根据2007年1～2月对黄东海大面调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳(POC)的时空分布特征。结果表明,冬季黄东海POC的浓度范围是2.49～1 658.96μg/L,平均浓度为125.88μg/L。在垂直方向上,POC由上而下随着水深的增加浓度逐渐降低,到底层后浓度又升高。在平面分布上,POC整体上呈现西部近岸浓度较高、东部离岸浓度较低的特点;POC的高值区集中在浙江近岸海区,特别是浙江舟山群岛南部近海,POC浓度非常高,这是受陆源输入和沉积物再悬浮的共同作用。在周日变化上,受潮汐作用和海区生物活动的影响,东海陆架中部海域除底层以外,其它各层POC在午后、傍晚、凌晨出现浓度的高峰值,而西南海域,除了底层外,其它各层均表现出全日周期变化。     

浑河底泥反硝化厌氧甲烷氧化菌群落结构时空特征

为了解在反硝化厌氧甲烷氧化反应过程中起主要作用的微生物——Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M. oxyfera)在河流底泥环境中的时空变化特征,利用克隆文库及实时荧光定量PCR技术考察了浑河流域部分底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性及丰度. 结果表明:从浑河上游至下游丰水期各采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA的多样性无明显地域性差异,其OTU(operational taxonomic unit,独立操作单元)数变幅不大;pmoA功能基因的多样性则存在较为明显的地域性差异,上游采样点A(章党大桥)底泥中OTU数为5,下游采样点E(三岔河大桥)底泥中仅为1. 采样点A底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性均存在一定的季节性差异,平水期16S rRNA和pmoA功能基因的Shannon-Wiener多样性指数分别为1.48和2.19,在各期中最高;而枯水期时二者均最低,分别为0.83和1.26. 丰度分析结果显示,所有采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA丰度均表现为平水期(2.42×106~1.74×107 copies/g)(以干质量计)最高、枯水期(2.87×104~4.19×106 copies/g)居中、丰水期(1.29×103~2.04×104 copies/g)最低,说明浑河底泥中M. oxyfera-like的丰度亦存在一定的季节性差异.      

2013年夏季渤海和黄海浮游植物群落特征及比较分析

为比较分析渤、黄海夏季浮游植物的群落结构特征,本研究于2013年夏季在渤海、北黄海和南黄海（31.19 °N－39.82 °N,118.89 °E－125.65 °E）设50个站位采集水样,研究各海域浮游植物的种类组成、丰度分布、优势种和群落多样性。结果显示,种类数和香农?威纳指数均为南黄海最高,北黄海次之,渤海最低,多样性高值区集中在山东半岛南部海域、南黄海中部和长江口毗邻海区。研究海域水柱浮游植物丰度为0.01×103～418.2×103 cells/L,渤海、北黄海和南黄海的平均值分别为（14.6±12.8）×103 cells/L、（11.5±14.9）×103 cells/L和（35.7±92.3）×103 cells/L。甲藻和硅藻是浮游植物的优势类群,甲藻分别占渤海、北黄海和南黄海水柱总丰度的52.7%、26.4%和77.9%;硅藻分别占渤海、北黄海和南黄海水柱总丰度的46.6%、73.1%和22.1%。渤海和南黄海浮游植物多分布于表层及次表层,北黄海浮游植物多分布于中层至底层。     

温榆河中硝化和反硝化基因的Real-time PCR定量

以温榆河为研究对象,采用real-time PCR研究了温榆河不同断面水样和沉积物样品中TB(总细菌)、硝化和反硝化(nosZ和narG)基因数量的变化. 水样中TB基因数量在丰水期为1.05×109~7.38×1011 copies/L,枯水期为1.06×109~2.69×1012 copies/L;氨氧化细菌(AOB)基因数量在丰水期和枯水期分别为nd(未检出)~4.11×108和nd~1.15×109 copies/L. nosZ和narG基因数量在丰水期分别为nd~2.37×108和3.61×108~1.13×1010 copies/L,枯水期分别为2.0×106~3.04×109和nd~1.39×1010copies/L. 枯水期沉积物样品中TB基因数量为1.35×109~7.32×1010 copies/g,nosZ基因数量为nd~1.06×107 copies/g,narG基因数量为1.99×107~1.02×108 copies/g. 枯水期TB基因数量略高于丰水期,枯水期水样中ρ(NH₄+-N)较高导致其AOB基因数量要远高于丰水期,nosZ和narG基因数量并没有明显的水期变化. 相关分析表明,沉积物样品中微生物基因数量与水样中微生物基因数量不相关,而是水质变化长期作用的结果. 冗余度分析表明,丰水期和枯水期水样中影响微生物基因数量的主要环境因子不同,丰水期微生物基因数量是温度、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₂--N)、ρ(NO₃--N)等共同作用的结果,而温度和ρ(COD_Cr)对枯水期微生物基因数量影响显著.      

雷州半岛近海表层沉积物重金属污染评价

本文测定了雷州半岛近海43个表层沉积物中重金属元素（Hg、Cu、Zn、Cd、Pb和Cr）和类金属元素（As）的含量,并分析其空间分布特征,采用潜在生态风险指数法对重金属的污染风险等级进行评价。结果表明:各站位中Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和As的平均含量分别为0.037×10?6、15.62×10?6、66.33×10?6、0.13×10?6、26.71×10?6、59.54×10?6和11.20×10?6,均超过南海北部陆架区沉积物背景值;研究区综合潜在生态风险指数RI平均值为130,属于低生态风险,但雷州半岛东侧鉴江入海口海域和西侧流沙湾近海海域达到中等生态风险程度,Hg是主要的污染因子;与前人2010年结果比较,雷州半岛近海沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、As含量呈现逐渐增加的趋势,反映了人类活动对该海域的影响。     

南海南部海域浮游细菌群落特征及影响因素研究

采用高通量测序技术,对南海南部海域浮游细菌丰度、群落组成和群落多样性的分布特征及与环境因子的关系进行了研究.结果表明,该研究区域浮游细菌丰度为107~108个/L,近岸大于离岸,同一站位不同水层细菌分布差异明显.优势类群为变形菌门、蓝藻门和拟杆菌门,优势亚群为 γ-变形菌纲、α-变形菌纲、蓝藻菌纲和黄杆菌纲,研究区域内不同水体间物种组成存在较大差异,另外该海域还存在大量未被认知的细菌类群.该海域浮游细菌种类丰富,具有较高的多样性指数(H￠)(4.44~7.00),研究区域内表层水体H￠接近,分别为5.26、5.33和5.07,处于上升流的次表层水体中H￠为6.70明显高于其他水层.DOC和磷酸盐是影响该海域浮游细菌丰度的主要因素,同时磷酸盐也是影响其群落多样性的主要因素,表明该海域异养浮游细菌生长主要受P的限制.     

陆丰核电周边海域表层沉积物放射性核素比活度水平研究初探

本文采用γ能谱法对陆丰核电周边海域表层沉积物中的放射性核素进行分析测定。研究表明, 陆丰核电周边海域表层沉积物样品中的铀系核素衰变不平衡:210Pb相对于226Ra过剩;226Ra相对于238U缺损。钍系核素228Th和228Ra则接近衰变平衡。与我国部分海域沉积物放射性含量相比,陆丰核电周边海域表层沉积物样品中核素238U、228Th的放射性比活度值位于中等水平,其余核素（40K、226Ra、210Pb、228Ra 、 137Cs）的比活度值均接近于南海东北部表层沉积物核素比活度值。总体而言,研究海域表层沉积物样品放射性水平与历史数据无明显差异,处于本底范围。     

钚同位素法示踪中国领海核爆散落物钚的主要来源与迁移途径

使用电感耦合等离子体质谱仪,对东海及冲绳海槽沉积物、南海及邻近海域以及西北太平洋表层水中240Pu/239Pu同位素比值进行了测定,以确定中国领海核爆散落核素钚的主要来源及迁移途径。结果显示:东海及冲绳海槽沉积物中240Pu/239Pu比值分布于0.24~0.31之间,南海及邻近海域以及西北太平洋表层水240Pu/239Pu比值也处于0.22~0.24之间,都明显高于全球大气理论沉降值0.18。根据240Pu/239Pu比值及其在沉积物芯中的分布特征分析,二十世纪50年代早期美国在北太平洋马绍尔群岛进行的核爆实验,被认为是中国领海及其邻近海域除全球大气沉降外的另一重要的钚的来源。模式计算显示,东海及冲绳沉积物中约55%、中国南海及其邻近海域表层水中约40%、西北太平洋表层水中约20%的钚,来自北太平洋核爆基地。北太平洋赤道环流及其在西北太平洋的分支洋流是钚自核爆地向中国领海迁移的主要通道。