利用流式细胞仪分选技术研究湖泊真核超微藻的遗传多样性

利用流式细胞仪分选技术及PCR、构建基因克隆库的方法初步调查了冬季太湖、玄武湖、紫霞湖真核超微藻的遗传多样性及影响因子,以揭示3个湖泊真核超微藻的差异,更全面地了解不同湖泊浮游藻类的群落结构.结果表明不同湖泊真核超微藻多样性存在明显差异,玄武湖以隐藻(Cryptophyta)为主,紫霞湖优势种为隐藻,还有少量金藻(Chrysophyta),太湖真核超微藻多样性较为丰富,有金藻、隐藻、硅藻(Bacillariophyta)、绿藻(Chlorophyta),且不同湖区也有差异.梅梁湾N2点以金藻为主,贡湖湾N4点隐藻、硅藻、绿藻数量相当,但发现较多真菌,靠近大湖区的W2点多样性最为丰富,4种藻均有发现.不同湖泊真核超微藻多样性与环境因子的冗余分析表明,总磷含量与其多样性显著相关.     

南京8个湖泊超微真核浮游生物遗传多样性的研究

用末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length poly morphism,T-RFLP)方法对南京市区8个不同营养水平湖泊的沿岸带和敞水带超微真核浮游生物(0.2～5.0μm)遗传多样性进行了研究,目的是了解不同营养水平湖泊超微真核浮游生物遗传多样性的差异以及影响这种差异的主要因子.T-RFLP结果表明,不同湖泊超微真核浮游生物的T-RFLP指纹图谱存在明显差异,沿岸带和敞水带末端限制性片段T-RFs平均值分别为16.4和15.9,其中营养水平中等的南湖沿岸带T-RFs最多(30个),营养水平较低的百家湖敞水带T-RFs最少(10个),除琵琶湖和莫愁湖外,沿岸带的超微真核浮游生物遗传多样性均比敞水带高.聚类分析表明,除百家湖、前湖、南湖外,其他湖泊沿岸带和敞水带的相似度都比较高.超微真核浮游生物遗传多样性与环境因子的典型对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)表明,叶绿素a浓度与超微真核浮游生物群落结构和多样性显著相关(p=0.004).本研究表明,超微真核浮游生物遗传多样性受湖泊营养水平的影响,而且在敞水带和沿岸带存在差异.     

应用变性梯度凝胶电泳研究厦门西海域超微型真核浮游生物多样性

应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法对厦门西海域超微型真核浮游生物的遗传多样性进行周年变化特征研究分析.结果表明,厦门西海域典型测站的超微型真核浮游生物群落具有丰富的多样性组成;厦门西海域超微型真核浮游生物群落遗传结构和主要类群组成季节性变化显著:不同典型测站之间的超微型真核浮游生物群落遗传结构的周年变化特征相似;不同典型测站之间的超微型真核浮游生物群落的类群组成也很相似,由绿藻、Stramenopiles、定鞭金藻、甲藻、未确定类群(unidentified groups)和其他类群组成.     

高通量测序技术研究辽河真核浮游藻类的群落结构特征

真核浮游藻类在河流生态系统中发挥着重要生态功能,本研究对辽河水环境样本的18S rRNA基因的V4可变区进行454焦磷酸测序,对获得的OTU代表性序列进行物种注释.比较注释后的生物种类信息与光学显微镜观察结果的异同,并将OTUs的代表性序列与NCBI中真核浮游藻类的18S rRNA基因序列进行系统发育分析,此外研究了真核浮游藻类群落结构特征及其环境影响指标.研究共获得约167 901条18S rRNA基因V4可变区的高质量序列,注释为424个OTUs,涵盖了134种真核浮游藻类OTUs.与光学显微镜鉴别结果类似,高通量测序结果以硅藻门和绿藻门为优势类群,此外检测到轮藻门、隐藻门、定鞭藻门和金藻纲等显微镜观察结果中未有的类群.系统发育分析可在门这一分类阶元对隐藻门和甲藻门聚类,并将隐藻门在属水平进行聚类和区分,甲藻门可以在部分科或属水平聚类和区分.RDA结果显示,氨氮、活性磷和硝态氮是影响真核浮游藻类群落结构特征最重要的环境因子.本研究为认识辽河水环境中真核浮游藻类的多样性、群落结构及其环境影响因子提供了新的视角,同时也预示着高通量测序技术在辽河流域浮游植物监测和水环境质量指示中的应用潜力.     

长江中下游湖泊沉积物理化性质研究

对长江中下游洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、太湖、月湖和玄武湖6个湖泊中的20个沉积物样品进行了理化性质分析,在此基础上探讨了沉积物各理化性质间的相关关系.研究结果表明长江中下游沉积物的总磷含量为307.43～1 454.39 mg/kg,阳离子交换量为0.086 1～0.252 8 mmol/g,有机质总量为0.25%～7.38%,有机质组分以胡敏素为主;沉积物的颗粒组成以粉砂粒级和粘粒级为主,占64%～98%,粉砂粒级占50%～70%;粘土矿物以伊利石/蒙脱石混层为主,其次是伊利石、绿泥石和高岭石;沉积物中主要的氧化物为SiO2,Al2O3和Fe2O3,变化较大的成分为SiO2,Al2O3和Fe2O3,MnO和CaO变化不大,TiO2基本没有变化.在长江中下游地区不同湖泊中沉积物的理化性质存在较大差异,且与湖泊污染程度密切相关.沉积物中细颗粒越多,有机质含量越高,阳离子交换量越大,铁铝氧化物含量越高的湖泊,其总磷含量也就越高.     

草型湖泊（隔湖）水草—藻类—鱼类动态模型研究

根据实测资料，建立了卫湖水草－藻类－鱼类现在量年内逐月动态变化的数值模型，经实测资料验证，模型的计算值与实测值能较好地吻合，模型有较好地反映草型湖泊中水草、藻类和在之间的动态变化规律 。     

若尔盖高原湿地藻类多样性研究

分别于夏、冬两季采集若尔盖高原湿地水样,利用传统培养及显微镜检的方法和现代分子生物学方法对其藻类多样性进行了研究.结果表明,夏季水样至少培养出4种绿藻,分别为普通小球藻(Chlorella vulgaris Beij.)、浮球藻(Planktosphaeriagelatinosa G.M.Smith)、繁茂栅列藻(Scenedesmus abundans Kirchner)和柱状栅列藻(Scenedesmus bijuga Turp.),均属于绿球藻(Chlorococcales),其中普通小球藻为优势藻种,并被分离纯化.显微镜检结果表明冬季水样中主要的藻类种群为硅藻,此结果符合在低温季节天然水体中常以硅藻为主的常理.蓝藻16S rRNA基因克隆文库中的主要类群为硅藻(Bacillaripiophyta,35.3%),其次为蓝藻,包括色球藻(Chroococcales,5.9%)、念珠藻(Nostocales,11.8%)、颤藻(Oscillatoriales,11.8%)和一些未知种属的蓝藻类群(Unclassified Cyanobacteria,35.3%),还发现一些与低温环境微生物相关的类群,如颤藻目细纤菌属(Leptolyngbya).     

环境DNA宏条形码监测湖泊真核浮游植物的精准性

环境DNA(eDNA)宏条形码(metabarcoding)技术是一种基于分子的生物多样性高效监测手段,近年来越来越多地被应用于生态环境中生物要素的监测和评估.开展eDNA 宏条形码监测技术的标准化和规范化研究,是将其业务化推广应用的前提.本研究以高原湖泊滇池和抚仙湖的真核浮游藻类为研究对象,探究了基于18 S-V9 ...     

长江中下游浅水湖泊水下辐照度漫射衰减特征研究

基于2007年9月底和10月初在湖北武汉东湖、梁子湖、洪湖以及2010年4月在昆山市傀儡湖进行的水下光场测定数据,分析了4个湖泊漫射衰减系数变化特征及其主导因素.在东湖和傀儡湖各站点水体主要光学因子变化不大,梁子湖和洪湖由于具有草型和藻型湖区,所以各因子在不同点位变化较大.通过对透明度和各光衰减因子的回归分析可知,无机颗粒物是影响东湖和傀儡湖透明度的主要因子,而梁子湖和洪湖透明度则受无机和有机颗粒物的共同制约.4个湖泊的光谱漫射衰减系数最低值均出现在580 nm处,在675 nm处各点均具有相应的叶绿素a的特征吸收峰,在叶绿素a浓度较低站点衰减峰相对不明显.东湖平均真光层深度小于湖体平均深度,在目前的光场条件下沉水植物很难生长,而在梁子湖、洪湖和傀儡湖其真光层深度均超过了水深,为沉水植物的生长提供了良好的水下光环境.对PAR衰减与各衰减因子进行回归分析发现,在东湖、傀儡湖主导PAR衰减的是无机颗粒物,梁子湖和洪湖PAR衰减受到无机颗粒物、有机颗粒物和叶绿素a的共同作用.颗粒物特征波长750 nm处的光束衰减系数与PAR漫射衰减系数存在显著正相关,说明颗粒物散射显著贡献水下光辐射漫射衰减.研究结果有助于指导浅水湖泊水下光场条件改善和沉水植物恢复.     

贵州茂兰喀斯特森林不同演替下土壤真核微生物多样性

真核微生物是茂兰喀斯特森林土壤微生物中的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量流动中扮演着重要角色.为了解茂兰喀斯特森林不同演替阶段下土壤真核微生物群落组成及其多样性,利用18S rDNA高通量测序技术研究了原生林(YSL)、灌木林(GML)、灌木丛(GMC)和草地(CD)这4种演替阶段下土壤真核微生物群落多样性.结果表明,在不同分类水平下,不同演替阶段土壤真核微生物群落组成相似.α多样性指数存在显著差异, Shannon指数与Simpson指数在不同演替阶段表现为:YSL>GMC>GML>CD. NMDS分析表明不同演替阶段土壤真核微生物群落结构存在差异; LEfSe分析表明,YSL中差异指示种数量高于GML、GML和CD.本研究结果为研究不同演替阶段下土壤真核微生物提供了理论基础.     

黄土高原六道沟流域8种植物根际细菌与AMF群落多样性研究

采用末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)方法,研究了神木县六道沟流域8种植物根际细菌与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性及其相互关系.目的是获得有关植物根际细菌和AMF群落的多样性指数,为生态环境修复提供科学依据.结果表明,8种植物根际细菌和AMF的种类和数量有较大差异,其中刺槐根际细菌的Shannon指数最高(4.01),垂柳最低(2.18),根际AMF的Shannon指数最高为小叶杨(2.07),最低为沙棘(1.21);聚类分析(cluster analysis)和冗余分析(redundancy analysis)结果表明,不同植物根际细菌和AMF的群落结构有较大差异,但同时部分植物间也存在相似性;8种植物根际细菌和AMF的多样性指数总体呈极显著的正相关(P<0.01);冗余分析结果表明在根际土壤环境因子中,对根际微生物群落多样性影响最大的环境因子为有机质含量.植物种类和根际环境对根际微生物群落结构有较大影响,同时,刺槐的根际细菌和AMF群落多样性指数均较高,故可作为六道沟流域植被恢复的先锋树种.     

城市污水处理厂活性污泥中氨氧化菌群落结构研究

为了解析污水处理厂中氨氧化菌(AOB)的群落结构,以及处理工艺、规模等参数对AOB群落结构的影响,采用针对AOB功能基因氨单加氧酶(amoA)的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)、克隆测序等方法,研究了北京市6个污水处理厂的9个污水处理系统中AOB的群落结构.T-RFLP指纹图谱表明不同污水处理系统中AOB的群落结构有所不同,主要的末端限制性片段(T-RF)为354、491和291 bp.T-RFLP指纹图谱及聚类分析表明,污水处理工艺对系统中AOB的群落结构影响较小,而处理规模对AOB的群落结构有一定的影响.对功能基因amoA的系统发育分析表明,污水处理系统中优势AOB均为Nitrosomonasspp.,而非Nitrosospiraspp..这可能是Nitrosomonasspp.的最大比增长速率(μmax)较高,使其更容易成为活性污泥系统中的优势AOB.     

沉积物再悬浮对浮游细菌群落结构的影响

本研究通过小宇宙的模拟实验,设置3组处理,即无再悬浮的对照组(C)、强(SR)和弱(WR)2个不同再悬浮强度的处理组,采用末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)分析不同处理组中浮游细菌群落结构的变化.结果表明,再悬浮处理组浮游细菌的物种丰度高于对照组,并且弱再悬浮中浮游细菌物种丰度高于强再悬浮处理.弱再悬浮中细菌多样性也高于强再悬浮处理.浮游细菌与环境因子的典型对应分析(CCA)和冗余分析(RDA)结果表明,浮游动物枝角类(Cladocera)生物量和颗粒态磷(PP)浓度与浮游细菌群落结构动态变化均表现出显著的相关性(p0.05).由此可见,沉积物再悬浮对浅水湖泊浮游细菌的种类和多样性存在重要影响,其可能通过影响浮游动物群落结构以及水体中营养盐的形态和浓度对浮游细菌群落产生影响.     

阿维菌素杀虫剂对甘蓝叶际微生物群落结构的影响

植物的叶际存在各种类型微生物包括不同种类的细菌、丝状真菌、酵母、藻类等,它们发挥着重要的生态功能.本研究首次利用磷脂脂肪酸分析（PLFA）和末端限制性片断长度多态性分析（T-RFLP）2种非培养方法评价2种不同剂量的阿维菌素杀虫剂喷施甘蓝后对叶际微生物群落的影响.结果表明,低剂量阿维菌素农药处理对甘蓝叶际微生物的生物量和群落结构影响不显著,而高剂量阿维菌素杀虫剂处理明显地改变了甘蓝叶际微生物的群落结构和组成,减少了总叶际微生物生物量、细菌生物量和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌特征磷脂脂肪酸之间的比值,而真菌生物量变化不大.PLFA分析结果表明经高剂量阿维菌素农药处理后增加了不饱和脂肪酸16:1ω9t、 18:1ω7和环丙烷脂肪酸cy17:0、 cy19:0的含量,而减少了饱和脂肪酸i15:0、 a15:0、 i16:0 和 a17:0的含量.T-RFLP分析结果表明经高剂量阿维菌素农药处理后出现一些新的酶切片段（如58、 96、 236和420 bp）,这些片段所属的微生物对甘蓝叶片上阿维菌素的降解可能发挥重要的作用;而一些酶切片段消失（如51、 89、 99、 338、 66、 223和482 bp）,这些片段所属的微生物可能对阿维菌素类农药残留的指示具有重要意义.     

长江中下游草型湖泊浮游植物群落及其与环境因子的典范对应分析

2011年9月对长江中下游的4个草型清水湖泊(龙感湖、梁子湖、斧头湖及保安湖)的浮游植物群落进行了调查,共检出浮游植物7门231种,浮游植物主要由蓝藻、硅藻和绿藻组成.4个湖泊均处于中营养状态,出现的主要浮游植物有窝形席藻、肘状针杆藻、小席藻、小型黄丝藻等.运用典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)对调查范围内的每个湖泊所有采样点的主要浮游植物与8个环境因子关系进行研究.结果表明,pH值和总磷是影响长江中下游4个典型草型湖泊浮游植物群落分布的主要环境因子.     

2014年秋季大沽河河口浮游植物多样性研究

于2014年9月对大活河口附近海域进行浮游植物监测.共检出浮游植物45种,其中硅藻占93.3％,甲藻占6.7％.浮游植物丰度变化范围为38.5～837.5×104个/m3,平均为273.7×104个/m3.D6点位处丰度最高,D1丰度最低.运用Shannon-Wiener(H’)多样性指数评价,监测站位H’范围为0.94～3.43,平均为1.9.各站位中,生境质量优良站位仅有16.7％,一般的站位占8.3％;差和极差的站位占到75.0％.大沽河河口及附近海域浮游植物群落结构脆弱,生境质量较差.     

水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征

作为重要的城市饮用水源地,水库是人工筑坝形成的特殊类型的水体,其水质直接影响居民的饮用水安全.为揭示北京市饮用水源地密云水库的秋季分层特征和细菌群落的垂直变化,于水体稳定分层期(秋季)在水库进行采样,应用16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和定量PCR等方法研究了密云水库水体细菌群落的垂直分布特征,并利用聚类分析、多元统计分析揭示细菌群落与环境因子之间的响应关系.结果表明:(1)密云水库水体温跃层位于水深20～30 m处,水温范围在15～19℃,聚类分析将7个采样水层划分为好氧区(上层)和缺氧区(下层)两类,温度、DO、pH在15 m以下逐渐降低,电导率、氨氮、硝态氮、亚硝态氮及总氮在15 m后发生显著变化,水体水质表现出明显的垂直分布特征;(2)RDA分析结果显示,上下水层的溶解氧、pH、电导率、氨氮、硝态氮和亚硝态氮存在较为明显的垂向变化,是影响密云水库细菌群落垂直分布的主要环境因子;(3)总细菌的数量随水深变化的波动较为明显,其中好氧区细菌的Shannon-Wiener指数和T-RFs片段数明显高于缺氧区,说明秋季密云水库水体中细菌群落分布存在显著的分层现象.本研究探究了水体热分层对水库水质及细菌群落的影响,可为预测水质变化和水库管理提供科学依据.     

饮用水处理中不同来源生物活性炭微生物群落多样性和结构研究

通过限制性片段长度多态性技术考察了饮用水深度处理中5种不同来源生物活性炭的微生物群落多样性和结构.单宁酸与腐殖酸吸附值相对较高的A炭、B炭和C炭的多样性指数较为接近,其微生物多样性更为丰富,而单宁酸与腐殖酸吸附值相对较低的D炭、E炭多样性指数较低.生物活性炭样品的系统发育树中包含β-Proteobacteria、α-Proteobacteria、Planctomycetes、γ-Proteobacteria、Bacteroidetes等5类种群.其中β-Proteobacteria和α-Proteobacteria是微生物群落的优势种群,对水中有机物的去除起到重要的作用.Planctomycetes、γ-Proteobacteria和Bacteroidetes是微生物群落的非优势种群.Bacteroidetes出现在A炭、B炭、C炭和D炭中,而没有出现在E炭中.研究结果进一步加深了对生物活性炭中微生物群落的认识,为确保饮用水质安全提供理论基础.