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。     

象山港电厂温排水增温对浮游细菌群落空间分布的影响

沿海电厂产生的温排水已造成了较严重的环境问题,如生物病害和赤潮暴发频率增加。现有研究多关注温排水增温对浮游动、植物多样性的影响,而缺乏在物质能量循环过程起核心纽带作用的微生物对增温的响应和反馈。考虑到生态系统对增温的反馈取决于浮游植物的初级生产力和微生物异养呼吸之间的平衡,利用Illumina测序技术结合水体理化性质研究了象山港电厂温排水增温梯度下浮游细菌的空间分布特征。温排水预期的海水增温显著地增加了水体中硝氮(P=0.041,单因素方差分析)、化学需氧量(P0.001)、油污(P=0.004)和余氯(P=0.003)的浓度;但降低了溶解氧(P=0.034)和叶绿素a(P=0.045)的含量。此外,相似性分析发现温排水增温显著地(r=0.338;P=0.042)改变了浮游细菌群落结构,空间分布遵循空间距离-群落相似性衰减(r=-0.582;P=0.026)模型,周转速率为0.0013。细菌多样性主要受水体溶解氧、化学需要量和叶绿素a的影响,分别控制了34.6%、20.1%和10.0%的多样性变异。冗余分析(RDA)群落变异主要受环境因子(包括温度、油污、溶解氧和叶绿素a)的影响,一共解释了55.6%的群落变异;增温仅解释了4.8%的群落变异。因此,浮游细菌群落结构主要受环境因子的影响,这种各因子对群落变异相对贡献比例的特征与增温主要通过改变水质和浮游植物特征,以间接作用影响细菌群落组成的观念一致。此外,细菌多样性和群落组成受不同环境因子的驱动。相比而言,空间距离只控制了较小比例的群落变异(7.1%)。此外,筛选到11个细菌科,这些科的相对丰度与增温幅度显著相关,变化特征与各科已知的生态功能相吻合,如海洋螺菌科(Oceanospirillaceae)中有些菌株能够降解石油污染物,其相对丰度在高油污浓度站点增加(油污浓度与增温幅度正相关,r=0.558;P=0.030);嗜温的弧菌科相对丰度与增温幅度正相关。综上,研究结果初步明确了浮游细菌群落对电厂温排水增温的响应特征,并筛选到敏感的细菌科来指示和预测增温对生态功能的潜在影响。     

肠道菌群对凡纳滨对虾健康的指示作用

高密度、集约化的凡纳滨对虾养殖常伴随病害的发生,但还不能确定能否利用对虾的肠道细菌差异来指示其健康状况.因此,我们分别采集了健康和发病养殖塘水样和对虾样品,利用Illumina MiSeq测序技术测定细菌16S rRNA基因,研究细菌的群落结构和多样性.结果表明： 细菌群落结构变异主要受水体中亚硝酸盐、叶绿素a和磷酸盐的影响.发病对虾肠道细菌群落多样性显著低于健康对虾.在健康和发病对虾肠道细菌中,运用响应比分析,我们筛选到了28个丰度差异显著的分类操作单元(OTUs),其中来源于放线菌纲、黄杆菌纲和芽孢杆菌纲的OTUs丰度在发病对虾肠道中显著降低,而隶属于梭状芽孢杆菌纲的OTUs丰度在发病对虾肠道显著增加.此外,我们挑选出61个指示物种,主要属于拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门、浮霉菌门和放线菌门.值得注意的是,它们能够区分样品的来源(水样或虾肠道)和健康状态.本研究为对虾病害预测和益生菌开发提供了理论依据.