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.     

珊瑚岛礁表层土壤的主要化学性质分析

为了解我国南海岛礁表层土壤性质,对珊瑚砂和磷质石灰土的主要化学性质进行了分析。结果表明,南沙珊瑚岛礁的珊瑚砂土和西沙东岛的磷质石灰土属于碱性土(p H 8.0~9.0),而鼎湖山赤红壤为酸性土(p H 3.7~4.3)。珊瑚砂土有机碳含量(0.4%)和全氮含量(0.04%)极低,磷质石灰土的碳、氮含量分别为4.05%和0.21%,赤红壤的有机碳和全氮含量分别为2.24%和0.21%。珊瑚砂土的全磷含量(0.04%)也显著低于磷质石灰土(2.2%),但高于赤红壤的(0.02%)。珊瑚砂土和磷质石灰土的钾、钙、钠、镁、铁含量均高于赤红壤,植物群落类型对5种金属元素含量没有显著影响。这些为南海珊瑚岛礁植被恢复过程中植物定居和生长,以及珊瑚岛礁生态规划和保护奠定基础。     

热带珊瑚岛植物种植对土壤改良及其微生物群落形成的影响

植被及关联的土壤微生物对于维持热带珊瑚岛的生态系统功能和稳定性具有重要作用。采集了植物种植前的种植土和种植早期珊瑚砂土,以及栽植幼苗基质中的根际土和非根际土,利用扩增子测序的手段,分析其中的真菌和细菌的多样性、群落组成及变化。分析结果显示,种植土、幼苗基质中的非根际土和根际土可能是珊瑚砂土壤中微生物的重要来源,其中最主要的类群包括以担子菌门和接合菌门为代表的真菌,以及以变形菌门、酸杆菌门为代表的细菌。珊瑚砂土的真菌丰度（864.2±41.4,为每0.25 g土的物种数）显著低于来自苗基质的根际土（1086.1±64.3,P=0.014）和苗非根际土（1251.4±48.1,P < 0.001）;珊瑚砂土的细菌丰度与苗基质根际土和非根际土之间并没有显著性差异。通过对比种植土和植物种植后的珊瑚砂土的微生物群落β-多样性,也发现植物种植对真菌和细菌类群组成产生了影响;主要类群接合菌门真菌相对丰度从0.2%增加到17.4%,而伞菌纲真菌的相对丰度从20.8%下降到0.9%,β-变形菌纲细菌的相对丰度从17.7%下降到0.1%。研究结果启示,珊瑚砂土壤微生物的组成并非是对不同来源微生物进行简单的集合,其中生活史与植物关系密切的微生物类群,目前还未在珊瑚砂土壤中表现出优势分布;相反,一些在植物根际和非根际土中较少出现的微生物,在珊瑚砂土壤中则广为存在,从而说明土壤微生物群落恢复过程的复杂性。     

沉水植物附着细菌群落结构及其多样性研究进展

与陆生植物类似,沉水植物的叶表也存在着大量的附着细菌。附着细菌拥有独特的生态位和显著的生态功能,与沉水植物构成了复杂的共生体系。针对附着细菌的群落结构及其多样性进行了简单的综述。在方法学上,"表面活性剂+超声处理"的方式能够比较有效地洗脱叶表的附着细菌。显微计数和分离培养的方法分别发现,某些沉水植物附着细菌的多度在105~107个/cm2以及106 CFU/cm左右。克隆测序的研究表明沉水植物附着细菌的OTU在几十到上百的范围内。在群落结构上,Betaproteobacteria、Bacteroidetes、Alphaproteobacteria、Actinobacteria、Planctomycetes、Cyanobacteria等门类的细菌较为常见。先锋物种在附着细菌生物膜的形成过程中发挥着关键作用,环境条件和植物体都会对附着细菌的多样性造成影响。富营养化水体观察到较高的附着细菌丰度,溶解性有机物比无机营养物更加适合附着细菌的利用。植物体的叶片化学组成、渗出物以及物理结构等会影响附着细菌的多样性及群落结构。对沉水植物附着细菌群落结构形成的机理进行了假说性质的总结,并对附着细菌的研究前沿进行了展望。