龙凤与珰奈湿地底泥细菌古菌多样性及反硝化基因表达量研究

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ylh644894056
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城市化的发展导致城区内的湿地环境受到人为活动的严重影响。然而,不同季节人为活动扰动后湿地底泥的理化参数、微生物多样性以及氮循环相关功能基因表达差异及它们之间的响应关系并没有统一的结论。因此,为了探究不同季节天然湿地的微生物群落变化与人为扰动之间的响应情况。分别采集龙凤湿地(城市湿地)和珰奈湿地(天然湿地)的底泥样品,测定底泥理化参数,采用16S r RNA基因测序技术测定底泥中细菌和古菌的群落组成,采用荧光定量PCR方法测定湿地底泥中反硝化基因nir S、nir K基因和同化硝酸盐还原基因nir A的表达量,结合Spearman相关性分析,探究细菌和古菌的群落组成及氮循环相关功能基因表达对人为干扰的差异响应。从而揭示湿地底泥微生物群落结构对人为扰动的响应规律,旨在找到湿地受到人为扰动后发生明显改变的微生物群落,为防止湿地受扰动后引发湿地退化等环境问题提供理论依据。主要研究结果如下:1.龙凤湿地受到城市人为活动的影响,底泥的p H值、盐分、阳离子交换量和总有机质含量均低于珰奈湿地,其中阳离子交换量和总有机质含量在两湿地间差异显著(P<0.05),而总碳、总氮、总磷和铵态氮含量及蛋白酶活性均高于珰奈湿地,其中铵态氮含量和蛋白酶活性在两湿地间差异显著(P<0.05)。碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性在两个湿地间未表现出显著差异。2.龙凤湿地和珰奈湿地共有的优势细菌门是变形菌门(Proteobacteria),优势的细菌属是uncultured_bacterium_f_Anaerolineaceae。在龙凤湿地中硫杆菌属(Thi obacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)相对丰度显著高于珰奈湿地(P<0.05)。两湿地共有优势古菌门是广古菌门(Euryarchaeota),优势古菌属为unculture d_bacterium_c_Bathyarchaeia,Methanoregula在珰奈湿地底泥中的丰度两个季节均高于龙凤湿地差异不显著。3.反硝化基因nir K和nir S在冬季珰奈湿地底泥中表达量显著高于冬季龙凤湿地、夏季龙凤湿地和夏季珰奈湿地三组(P<0.05);同化硝酸盐还原基因nir A在夏季龙凤湿地的表达量最低,显著低于其他三组(P<0.05)。4.硝态氮含量是本研究中对微生物的物种组成和氮循环功能基因的表达影响最显著的环境参数。人为扰动使湿地的p H值、盐分、阳离子交换量和总有机质含量减小,湿地的缓冲能力下降。硫杆菌属(Thiobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在受到扰动的龙凤湿地底泥中相对丰度显著高于珰奈湿地,可应用于推测湿地是否受到扰动。Methanoregula在未受到扰动的珰奈湿地相对丰度更高可作为天然湿地是否受到扰动的指示性古菌;反硝化基因nir K和nir S基因在冬季珰奈湿地中表达量最高,绿弯菌门(Chloroflexi)是本研究湿地中主要的反硝化类群,疣微菌门(Verrucomicrobia)是本研究中同化硝酸盐基因nir A的主要菌群;硝态氮含量是本研究中湿地受到扰动后微生物群落变化的主要驱动因素。
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