七彩神仙鱼养殖水体中氨氮降解菌的筛选与应用

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目前我国的七彩神仙鱼(Symphysodon haraldi)养殖主要依靠室内循环水养殖,这种养殖模式具有环保和低成本的优点,但是在封闭情况下,循环水养殖中氨氮浓度会经常出现偏高等问题,同时七彩神仙鱼喜欢牛心汉堡和红虫等饵料,这种鲜活饵料对水质的影响更加严重。为了解决这一问题,本文对七彩神仙鱼养殖水体中菌群结构和水质指标进行了研究。(1)本研究探究了七彩神仙鱼短期养殖水质指标与微生物群落结构的变化。研究表明:在第0d水体微生物群落与各种氮形态的水质指标之间相关性不大,但是随着时间的推移,第1、2d水体微生物群落与硝氮呈现正相关。第3、4d水体微生物群落中与各种氮形态都呈现较大相关性,特别是亚硝和氨氮,在水质变化中亚硝与氨氮的相关性较大;在所有水体微生物群落样品中与氨氮的相关性最大。在七彩养殖过程中,水质指标对七彩神仙鱼的健康状态等息息相关。通过16S r RNA测序技术分析了七彩神仙鱼养殖水体中细菌种群的结构和时空变化。七彩神仙鱼养殖水环境中微生物物种丰度,在OTU水平上一共检测到了406个序列,水体微生物在随着时间变化中主导的菌门是变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidete),特别是变形菌门,在第1d丰度增加迅速。从微生物群落结构看,前2d与后3d群落结构呈现明显分离,说明随着养殖时间延长,微生物群落结构发生显著变化。从水质变化与微生物群落进行RDA相关性分析可知水体指标来看第0d时期与各种氮形态的水质指标相关性不大,但是随着时间的推移第1、2d与硝氮呈现正相关。第3、4d中与各种氮形态都呈现较大相关性,特别是亚硝和氨氮,在水质变化中亚硝与氨氮的相关性较大;在所有样品中群落与氨氮的相关性最大,同时相关性热图表明与氨氮相关的差异菌属有hgcⅠ_clade和水沦菌属(Candidatus_Aquiluna),特别是芽孢杆菌属(Bacillus)。在细菌功能预测中,我们发现了一些和降氮、固氮等相关的功能菌。这些水质结果的探究便于理解在短期养殖内七彩神仙鱼水质指标与微群落的相关性,为绿色养殖鱼类提供了环境依据参考,特别是观赏鱼。(2)由于芽孢杆菌与水体氨氮相关性较高,因此本研究选择氨氮筛选培养基对水体中的菌进行了分离、筛选、鉴定,最终分离出1种菌,经过形态学和生理生化特性鉴定以及16S r DNA测序,最终确定一株具有氨氮降解功能的细菌,为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。安全性测试结果显示蜡样芽孢杆菌菌株对养殖的七彩神仙鱼无毒害作用。水质净化的实验结果表明,5d后该菌株对模拟污水中氨氮的降解率达到64%,对亚硝酸盐的降解率达到63%,表明该蜡样芽孢杆菌菌株对水质净化有明显效果,可以为用生态制剂降低七彩神仙鱼养殖过程中氨氮含量过高提供依据。(3)本研究将筛选出来的蜡样芽孢杆菌B6添加进七彩神仙鱼的养殖净水中,添加浓度分别为1x10~6cfu/m L、1x10~7cfu/m L、1x10~8cfu/m L,养殖7d后对水质指标再次进行测定,结果表明:最高浓度1x10~8cfu/m L条件下,氨氮降解率达到了70%,亚硝氮降解率达到了74%,对硝氮的降解率达到了91%。这证明芽孢杆菌确实具有潜在的降氮作用。同时,再次将养殖结束后的水体微生物群落进行了高通量测序,结果表明在OTU水平上样品中物种的丰富度和多样性指数分析,三个不同浓度蜡样芽孢杆菌B6试验组和对照组之间Alpha多样性差异不显著,多样性Ace、Shannon、Shannoneven的变化都不显著。4个组中门水平上的优势菌为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门(Actinobacteriota)、厚壁菌门(Firmicutes)等。在最高浓度组(C)中厚壁菌门相较于对照组(K)和其他两个试验组(A、B)占比急速增加,达到43.55%,在水体中形成优势菌群。在属水平上,芽孢杆菌属在试验组(C)中的占比最高,其余3个组中比例相对较低;黄杆菌属在4个组中丰度都较高,所占比例相似。PCo A结果表明添加1x10~8cfu/m L浓度蜡样芽孢杆菌B6的微生物结构与其他组明显分离。这些结构阐明了芽孢杆菌对七彩神仙鱼养殖水体微生物群落结构的干扰与改变,也可能验证了七彩神仙鱼养殖水体微生物与水质指标的互作关系,为七彩神仙鱼养殖水体的改善与提升提供了新的见解与思路。
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