鄱阳湖湖泊细菌群落组成及结构——以松门山为例

于2011年5月在鄱阳湖——松门山湖区采集底泥与表层水样,分别提取了表层水体浮游和底泥微生物基因组DNA,利用454高通量测序技术对细菌的16S rRNA基因进行了序列测定,分析了湖泊底泥细菌、水体浮游细菌群落结构特征。结果显示:底泥细菌OTUs(Operational Taxonomic Units)为1454,表层水体浮游细菌OTUs为269;底泥细菌群落比表层水体更加多样化,底泥细菌的物种数大大多于表层水体。同时,底泥细菌群落与表层浮游细菌群落结构存在显著差异。物种分类显示鄱阳湖底泥细菌种类隶属于20门,228属,其中优势种群为δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia);表层水体浮游细菌隶属于13门116属,优势种群为β-变形菌纲、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)。结果进一步揭示,无论是浮游细菌群落还是沉积物细菌群落,优势细菌种群的基因型多样性更高。     

夏季达里诺尔湖浮游细菌群落表、底层结构特征及其关键驱动因子

浮游细菌是湖泊水体物质循环和能量流动过程中的关键要素, 影响着整个生态系统的迁移转化。为探索中国北方典型内陆封闭型湖泊浮游细菌群落结构对环境因子变动的响应, 以夏季内蒙古达里诺尔湖(以下简称“达里湖”)为例, 采集表、底层水共32个样品, 基于16S rRNA基因测序, 详细分析了浮游细菌群落结构的表、底层变化特征及其主要影响因素, 结果显示: (1)夏季达里湖水体中浮游细菌群落多样性和均匀度均呈现表层＞底层, 丰富度则呈底层＞表层。(2)浮游细菌群落以变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)四大优势菌门为主要组成部分, 且变形菌门含量在表、底层水体中均占绝对优势: 在底层水中占比46.46 %, 在表层水中占比36.21 %。(3)基于不同环境因子和浮游细菌优势菌门间的Pearson相关性分析, 表层水体中总溶解性固体(TDS)、溶解态无机磷(DIP)是多数优势菌门的主要驱动因子, 而底层水体中的总氮(TN)、叶绿素a(Chl a)和水温(WT)为主要驱动因子。总的来说, 达里诺尔湖表、底层浮游细菌群落结构与不同环境因子间存在显著相关, 而水体环境因子的表、底层差异是影响多数优势菌门演化的重要因素。     

象山港网箱养殖区与非养殖区的细菌群落分布

近海集约化养殖是导致我国近海污染的主要来源之一。浮游细菌在近海生态系统的物质循环过程中发挥重要作用,研究海洋浮游细菌群落对养殖活动的响应,对于指示和评价海水养殖生态系统健康具有重要意义。采集了象山港网箱养殖区与非养殖区3个深度,包括表层(0.5 m)、中层(2.5 m)、底层(8.0 m)的水样,利用焦磷酸测序技术测定16S rRNA基因,研究浮游细菌的群落结构和多样性。结果表明:网箱养殖活动不仅使得附近区域水体理化性质发生改变,如化学需氧量浓度显著高于非养殖区域,而且显著地(P0.05)改变了浮游细菌的群落结构,但不同深度间群落结构和多样性的差异不显著。网箱养殖区和非养殖区中主要浮游细菌类群为α-变形菌(Alphaproteobacteria)、γ-变形菌(Gammaproteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)、放线菌(Actinobacteria)、β-变形菌(Betaproteobacteria)、ε-变形菌(Epsilonproteobacteria)和其它变形菌(Unclassified Proteobacteria),占细菌总序列数的98.64%。有些细菌类群的平均相对丰度从网箱区到非养殖区差异显著,如拟杆菌(P0.01)和放线菌(P0.05)显著降低,而γ-变形菌(P0.05)显著增加。相似度分析表明γ-变形菌、α-变形菌和拟杆菌是造成网箱区和非养殖区群落差异的主要类群,对群落差异总贡献率达到45.02%。偏冗余分析表明,影响细菌群落分布的主要环境因子有化学需氧量、磷酸盐、铵盐和总有机碳,共解释38.18%的群落变异,空间距离单独解释10.66%的群落变异。实验结果表明,养殖活动导致浮游细菌群落的改变,其中拟杆菌、放线菌和γ-变形菌的丰度显著变化,可能用于评价养殖水体的水质状况。     

福州左海湖冬春季浮游细菌群落16S rRNA多样性

【目的】为揭示福州左海湖冬春不同季节水体中浮游细菌群落的多样性。【方法】通过对2012年1月(冬季)和2012年4月(春季)的左海湖水体样品构建细菌16S rRNA基因克隆文库,对2个季节样品中细菌群落的多样性和均匀度等进行比较,并对其群落结构特征进行分析。【结果】冬季左海细菌群落的多样性指数Shannon-Wiener(H)达到3.53,均匀度指数(E)达到0.66;春季细菌群落的多样性指数Shannon-Wiener(H)为3.37,均匀度指数(E)为0.64,这2个季节样品的细菌群落均具有很高的多样性,但均匀度都偏低。2个季节水体中共检测到5个细菌门类:α-变形菌纲(α-proteobacteria)、β-变形菌纲(β-proteobacteria)、拟杆菌门(bacteroidetes)、放线菌门(actinobacteria)、蓝细菌门(cyanobacteria),此外还存在一些未被认知的序列。冬季的优势菌群为β-proteobacteria,次优势菌群为cyanobacteria;春季的最优势菌群为cyanobacteria。【结论】左海湖水体细菌在冬春2季节中的菌群结构存在差异,特别是最优势的细菌发生了很大变化,其中冬季细菌群落的多样性及均匀度相对较高。     

虾-贝-红树林耦合循环水养殖系统中微生物群落分析

海水循环水养殖系统是重要的生态养殖模式发展趋势之一, 为了深入了解循环水养殖生态系统, 通过对系统各功能区水体中细菌16S rRNA基因V4V5区进行高通量测序和生物信息学分析, 从微生物生态学角度分析了循环水养殖系统不同功能区的细菌群落结构动态。测序分析结果显示, 海水循环水养殖系统中优势细菌种群分别属于变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。红树林湿地水体中变形菌门和厚壁菌门丰度较高, 而对虾养殖池的拟杆菌门和浮霉菌门丰度较高。在不同优势类群中, 变形菌门多样性指数平均值最高, 其次是拟杆菌门, 厚壁菌门最低。在各功能区中, 红树林细菌多样性最高, 虾池最低。MDS分析结果显示虾池、贝池和红树林湿地水体中细菌群落结构有明显差异, 虾池与其他功能区差异最大。研究表明, 高密度对虾养殖对虾池水体中细菌群落有显著影响, 但其影响在循环水养殖系统后续功能区中逐渐减弱。     

广西北部湾茅尾海夏冬季浮游细菌群落结构及其影响因子

海洋浮游细菌在生物地球化学循环过程中具有不可替代的作用。为解析广西北部湾茅尾海夏冬季浮游细菌群落结构及其关键环境影响因子，于2017年6月(夏季)和2017年12月(冬季)在该海域设置7个站点，采集0.5m处表层海水样品，利用16S核糖体RNA (16S rRNA)基因高通量测序技术，分析茅尾海浮游细菌群落结构与多样性。结果表明：茅尾海海域浮游细菌隶属于11个门、36个纲、86个目、188个科和506个属；主要浮游细菌类群为变形菌门(Proteobacteria, 52.47%)、厚壁菌门(Firmicutes, 17.34%)、放线菌门(Actinobacteria, 16.39%)、拟杆菌门(Bacteroidetes, 7.54%)和蓝细菌门(Cyanobacteria, 5.38%),共占浮游细菌总丰度的99.12%。北部湾茅尾海夏季浮游细菌群落Chao 1指数和Richness指数均显著(P<0.05)高于冬季。主坐标分析(PCoA)和相似性分析(ANOSIM)结果表明，不同季节浮游细菌群落结构存在极显著差异(R=0.586,P<0.001)。在目分类水平上进行组...     

湖泊水体细菌多样性及其生态功能研究进展

维护湖泊生态系统健康发展是一个全球关注的热点问题.细菌不仅是湖泊系统食物网的重要组成部分,同时在控制和调节湖泊水质方面发挥着重要作用.本文对于细菌多样性的相关概念和评价方法、细菌群落在湖泊水体中的分布特征、形成机制及其生态功能等方面进行了综合论述和分析.目前,在湖泊水体中共发现21个典型的淡水细菌门类,其中变形菌门(Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)是最主要的5个门类.Beijerinck和Baas-Becking的观点及Meta-群落假说,均表明湖泊水体细菌群落多样性和物种分布特征是“随机分布”和“环境决定”两种过程共同作用的结果.对湖泊细菌功能的研究,主要集中于细菌参与下的湖泊水体生产力和元素的生物地球化学循环过程.尽管经过十几年的不懈努力,人们对湖泊细菌群落多样性和功能的认识还十分有限,湖泊细菌生态学仍是一门年轻的科学,限制着人们对湖泊微生物群落的进一步认识.未来研究者们需要在以下4个方面重点开展工作:(1)综合细菌表型、基因型、系统发育史及生态特征的一致性来界定细菌“种”的概念;(2)在区域尺度上研究细菌在不同斑块间的扩散作用;(3)在微观尺度上研究细菌群落多样性及功能特征;(4)提出或验证湖泊细菌群落多样性的生态理论及假说,完善微生物生态学相关理论框架.     

珠江口水体浮游细菌种群多样性空间分布特征

为认识珠江口水体浮游细菌的多样性分布规律,运用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和多维尺度分析(MDS)的方法,研究了春季珠江口十个站位表底水层浮游细菌种群16S rRNA基因多样性特征.研究结果表明,珠江口浮游细菌种群具有丰富的基因多样性;不同站位细菌群落结构和优势种群变化显著;大多数站位表底层细菌群落结构比较相似,河口外站位(A12,A14和C5),表底层细菌群落结构差异性较大;多样性分析表明A14,B6和C5站位底层细菌多样性大于表层.遗传发育分析表明,序列归属于变形细菌(Proteobacteria),酸杆菌(Acidobacteria),蓝细菌(Cyanobacteria),厚壁细菌(Firmicutes)和放线菌(Actinobacteria).变形细菌(Proteobacteria)种类最多,从河口内淡水区到河口外海水区都有大量分布,是珠江口水域占优势的菌群;同时也检测到种类丰富的放线菌(Actinobacteria)的存在,也是珠江口水域的优势菌群.     

青海湖主湖区与湖水淹没区的细菌群落结构差异分析

为对比青海湖与湖滨淹没区的微生物群落结构及多样性的差异, 利用16S rRNA高通量测序技术, 研究不同环境条件下水体的微生物群落组成的异同。结果表明: 青海湖主湖区及淹没区的细菌在分类门级水平上相对丰度最高的为变形菌门(Proteobacteria, 44.8%), 其次分别隶属于拟杆菌门[Bacteroidetes, (25.9%±7.8)%]、蓝细菌门[Cyanobacteria, (13.6%±5.4)%]、放线菌门[Actinobacteria, (7.54%±9)%]和柔壁菌门[Tenericutes, (3.32%±2)%]。淹没区整体微生物多样性显著高于主湖区水体。部分微生物分类属在两个湖区呈现显著的分布差异暗示这些细菌对于环境特征的适应性。节线藻在青海湖主湖的分布广泛显示其可能在高原咸水湖泊的碳氮循环过程中扮演着重要角色。研究对于深入了解栖居地如何塑造咸水水体微生物群落结构具有重要意义。     

保安湖水体细菌群落结构时空变化特征及驱动因子

为了探究保安湖水体细菌群落结构时空变化特征及驱动因子,研究于2019年春、夏、秋、冬四季采集保安湖水样,使用宏基因组测序技术对保安湖水体细菌群落的组成及多样性变化进行了研究。结果表明:(1)保安湖不同湖区细菌群落组成无显著差异(P>0.05);夏、秋季细菌丰富度、均匀度、香农及辛普森多样性指数均显著高于春、冬季(P<0.05),夏、秋季优势类群为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobactetiota)、蓝藻门(Cyanobacteria),而春、冬季变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobactetiota)占主导地位;(2)温度、透明度、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、叶绿素a及总磷等因素是保安湖水体细菌群落结构变化的重要驱动因子;(3)保安湖细菌群落构建过程在春、夏、秋季由随机性过程主导,在冬季由确定性过程主导;(4)保安湖细菌网络互作具有明显的季节特征,从春季到冬季,保安湖细菌种间相互作用逐渐紧密复杂。综上所述,保安湖水体细菌群落结构具有明显的季节变化特征,温度、透明度、pH、溶解氧、高锰酸盐指数等因素具有驱动水体细...     

Lake circulation and sediment transport in Lake Myvatn

Lake circulation and sediment transport in Lake Myvatn have been calculated using AQUASEA, a numerical model developed by Vatnaskil Consulting Engineers. The goal of the modelling was to calculate changes in sediment transport within the lake due to changes in lake bathymetry caused by diatomite mining. The model uses the Galerkin finite element method and consists of a hydrodynamic flow model and a transport-dispersion model. The flow model is based on the shallow water equations and the wave equation. The transport model is based on the conservation of mass for suspended sediment. The model was calibrated against measurements performed during the summer of 1992. These included measurements of water elevation, current velocity, wave height, and concentration of suspended sediment. After calibration, the model was run for different mining scenarios to determine their impact on the sediment transport in the lake.     

Microbiological examination of Lake Erie and Lake Ontario sediments

Diver collected cores from three sites in Lake Erie, west of Cleveland, Eastern basin and near Buffalo, and one from Lake Ontario near the mouth of the Niagara River, were sectioned to 20 cm and examined for sulfur cycle and nitrogen cycle bacteria, heterotrophic bacteria, insoluble organic and inorganic phosphate solubilizing bacteria and manganese oxidizing bacteria. Eh, pH, nitrogen, organic carbon and percentage moisture determinations were also made. Data from this study support and confirm other microbiological data collected from Lower Great Lakes sediment and also support the hypothesis that microbial flora of similar type sediments are numerically similar irrespective of the sediments source within the Lower Great Lakes.     

Biogeochemical silica mass balances in Lake Michigan and Lake Superior

Silica budgets for Lake Michigan and Lake Superior differ in several respects. Mass balance calculations for both lakes agree with previous studies in that permanent burial of biogenic silica in sediments may be only about 5% of the biogenic silica produced by diatoms. Because dissolution rates are large, good estimates of permanent burial of diatoms can not be obtained indirectly from the internal cycle of silica (silica uptake by diatoms and subsequent dissolution) but must be obtained from the sediment stratigraphy. The annual net production of biogenic silica in Lake Michigan requires 71% of the winter maximum silica reservoir which must be maintained primarily by internal cycling in this large lake whereas the comparable silica demand in Lake Superior is only 8.3%. The greater silica demand in Lake Michigan is the result of phosphorus enrichment which has increased diatom production. It is hypothesized that steady-state silica dynamics in Lake Michigan were disrupted by increased diatom production between 1955 and 1970 and that a new steady state based on silica-limited diatom production developed after 1970. Mass balance calculations for Lake Michigan show in contrast with previous work that the hypothesized water column silica depletion of 3.0 g · m^–3 could have occurred even though 90% or more of the biogenic silica production is recycled.     

Sambhar Salt Lake

The saline and alkaline brines from the Sambhar Salt Lake (SSL), both from the main lake and from the solar evaporation pans at Sambhar Salt Limited, Sambhar, Rajasthan, India, were studied with respect to their chemical composition and presence of red, extremely haloalkaliphilic archaebacteria. The brines had pH values of 9.5±0.2 and a total salt content ranging from 7% (w/v) to more than 30% (w/v). Sodium chloride, sodium carbonate, sodium bicarbonate and sodium sulphate were the principal salts present in these brines which lacked divalent cations (calcium and magnesium). Six strains of red, extremely haloalkaliphilic bacteria, designated SSL 1 to SSL 6, were isolated. All the isolates showed obligate requirements for sodium chloride (>15%, w/v) and high pH (>9.0). Magnesium ions were required in traces for maintaining morphological structure and pigmentation. All these strains possessed the diether core lipids, phosphatidylglycerol (PG), phosphatidylglycerophosphate (PGP), and bacterioruberins characteristic of halophilic archaebacteria. The strains were assigned to the newly proposed genus Natronobacterium.Part of the paper was presented by the authors at XIV International Congress of Microbiology 7–13 September 1986, Manchester, UK     

Lake Torrens brine

The chloride content of the groundwater increases towards Lake Torrens. Major enrichment occurs on the playa and is caused by evaporation from the capillary zone. The chloride is sea derived via cyclic aeolian transport.     

新疆艾比湖和伊吾湖可培养嗜盐古菌多样性

新疆地区盐湖密布,蕴藏着丰富的微生物资源。为保护和利用微生物物种与基因资源,作者从新疆准噶尔盆地的艾比湖和天山山间盆地的伊吾湖分离纯化嗜盐微生物。采用PCR方法扩增其中65株嗜盐古菌16SrRNA基因序列。序列分析表明,分离的嗜盐古菌分属6个属,艾比湖以Haloterrigena和Natrinema属的菌株为主,伊吾湖由Haloarcula和Halorubrum两个属的菌株构成。通过多样性指数、丰富度指数、均匀度指数和物种相对多度模型对分离的菌株进行多样性分析和比较,结果表明,盐湖嗜盐古菌的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数具有一定相关性,艾比湖可培养嗜盐古菌的多样性高于伊吾湖。研究发现了一些新的物种资源,表明新疆盐湖中孕育的特色微生物资源亟待保护与利用。     

鄱阳湖及洞庭湖红鳍原鲌的群体分化研究

结合形态和线粒体Cyt b数据,研究了鄱阳湖及洞庭湖定居性鱼类红鳍原鲌的6个地理群体(湖口群体、星子群体、都昌群体、鄱阳群体、余干群体和洞庭湖群体)共186尾样本的群体分化情况。形态分析结果显示地理群体间形态差异较小。遗传分析结果中,群体间遗传分化指数(Fst)为–0.00567—0.33429,显示群体间存在较大遗传差异,而单倍型分布和分子变异分析(AMOVA)也得到相似的结果。根据群体遗传距离构建的系统树,6个群体分为两大支:洞庭湖群体与其他群体距离最远,单独聚为一支;星子、都昌、鄱阳和余干4群体聚成另一支,而湖口群体处于两支的过渡位置。因此,群体间已产生显著遗传分化,且主要体现在洞庭湖和鄱阳湖各群体间。综合上述分析结果及红鳍原鲌的生活习性认为,鄱阳湖及洞庭湖红鳍原鲌群体间的遗传分化是红鳍原鲌定居性的生活习性导致不同地理群体间长期的群体隔离、缺乏基因交流的结果。