论文部分内容阅读
多环芳烃(PAHs)是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,具有“三致”(致癌、致畸、致突变)效应,由其引起的红树林湿地生态系统污染受到了研究者的广泛关注。红树林湿地沉积物中含有许多具有降解PAHs功能的微生物群落,对它们的研究逐渐成为焦点。本论文以福建漳江口红树林国家级自然保护区为研究区域,以原位沉积物、由原位沉积物与PAHs构成的污染压力下红树林湿地沉积物微宇宙microcosm体系为研究对象,采用16S rRNA cDNA文库构建技术、Illumina高通量宏基因组测序技术、454高通量测序技术以及生物信息分析等手段,开展了红树林湿地原位沉积物中的微生物群落及其对PAHs污染响应的研究。主要的研究结果如下: 1)对福建漳江口红树林国家自然保护区桐花树生境沉积物宏基因组进行Illumina高通量测序,获得了2G数据信息,经生物信息分析,该宏基因组文库涵盖了包括细菌、古菌、真核生物、病毒在内的29个门的物种信息; 通过KEGG、eggNOG数据库对预测基因进行功能注释分别得到了23种、21种基因功能类群。经分析发现了与氮代谢功能基因、硫代谢相关基因以及与PAHs(萘、葸、芴)及其他外源有机污染物(甲苯、乙苯、二乙苯、六氯化苯等)降解相关的基因类群。 2)基于RNA水平研究红树林沉积物中存活着的优势微生物群落结构,其包括了8个门的序列信息,占绝对优势的Proteobacteria中,10.98%归属于α-proteobacteria类群,8.54%归属于β-proteobacteria类群,34.15%归属于γ-proteobacteria类群,21.95%归属于δ-proteobacteria类群,另外7.32%归属于ε-proteobacteria类群。 3)采用气相色谱-质谱(GC-MS)技术,对福建云霄红树林区桐花树生境沉积物中优先监控的多环芳烃(PAHs)进行检测,结果显示:检测到沉积物中含有13种PAHs,分别为萘、芴、菲、葸、荧蒽、芘、苯并(a)葸、屈、苯并(b)荧葸、苯并(k)荧葸、茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a,h)葸、苯并(g,h,i)二萘嵌苯。其中含量最高的是荧葸,为596.68ng/g干重,含量最低的是萘,为2.97ng/g干重。原位沉积物中PAHs总含量为1811.14 ng/g干重。 4)以天然的红树林湿地沉积物构建微宇宙(microcosm)实验体系,分别添加菲、芘和苯并(a)芘作为污染压力,GC-MS分析结果显示,红树林湿地模拟体系microcosm中菲、芘、苯并(a)芘的起始含量分别为3.27mg/g干重、3.25mg/g干重、0.41mg/g干重;经16d培养后,沉积物中微生物群落对菲、芘的降解率分别为34.79%、12.61%,而苯并(a)芘几乎未被降解;经64d培养后,分别为58.43%、57.95%和40.56%,培养90d后,降解率分别为76.15%、77.67%和71.57%。 5)采用454高通量测序技术对Microcosm中菲、芘和苯并(a)芘污染压力下的沉积物微生物群落进行研究发现,不同污染压力下,微生物群落在界、门、纲分类水平变化不明显,而在目、科级别存在较大差异;加入PAHs后,有些菌群未检测到,另外一些菌群出现可能参与PAHs的降解,而在此变化过程中仍有一些菌群一直存在并在关键氮、硫循环中发挥作用。