辽河口沉积物反硝化过程研究

近年来,辽河口沿岸人类活动频繁,工农业活动发达,大量的氮、磷等营养物质输入至感潮河段继而排放入海,导致辽河口水体富营养化程度加剧。沉积物区域是反硝化作用的重要发生地和微生物富集地。微生物能够将沉积物中的硝酸盐及亚硝酸盐还原为N₂O和N₂释放到大气中,进而减轻河口生态系统氮负荷。本文中的实验采用定量PCR技术测定辽河口表层沉积物反硝化过程功能基因narG、nirK、norB、nosZ的基因丰度,结果表明,主导硝酸盐还原的narG功能基因丰度最高。使用高通量测序技术对nirK型功能基因进行测序,结果显示,在辽河口反硝化细菌中Devosia、Phaeobacter、Alcaligenes、Pseudomonas菌属丰度较高。反硝化功能基因的丰度主要受到沉积物粒径的影响,norB基因丰度与多个环境因子显著相关。nirK型反硝化细菌的群落结构和多样性主要受盐度、pH、溶解氧以及NO₂?的影响。研究分析了反硝化功能基因丰度和细菌群落结构及其主要影响因子,其结果为辽河口水体富营养化中氮元素归趋的认知提供理论依据。     

珠江口沉积物中重金属和石油污染对微生物群落结构的影响

珠江口是我国重要的河口之一,为了解沉积物微生物在珠江口的分布规律及其影响因素,采用高通量测序技术对珠江口沉积物进行了微生物16S rRNA基因测序分析,并利用典范对应分析探究了沉积物环境因子对微生物群落结构的影响.结果表明,珠江口上游沉积物总汞、砷、铜、铅、镉、锌和总铬等7类重金属和石油类污染相对较高;沉积物微生物香农...     

辽河口沉积物反硝化细菌数量及多样性的研究

对辽河口沉积物中反硝化细菌的数量、多样性以及群落结构进行了研究.采用MPN-Griess分析了春夏秋三季的反硝化细菌数量,结果表明其数量春季最多,秋季次之,夏季最低,且从辽河下游及河口向远海区域逐渐降低.采用PCR-RFLP对反硝化细菌的亚硝酸盐还原酶基因(nirS)进行分析,发现沉积物中的反硝化细菌类型较新,大多数细...     

湛江湾沉积物中反硝化和厌氧氨氧化细菌的丰度、多样性及分布特征

采用实时荧光定量PCR、高通量测序等方法对湛江湾沉积物中四个月份的反硝化细菌与厌氧氨氧化细菌的多样性和丰度进行了分析。结果表明:湛江湾沉积物中反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌丰度在四个月份的变化和空间分布趋势为:nirS型反硝化细菌在二月份最高,四月份最低,且其平均丰度有从湛江湾湾内向湾口附近呈现先升高再降低的趋势;nirK型反硝化细菌丰度在九月份最高,十一月份最低;nosZ型反硝化细菌在四月份最高,其余月份变化不大;厌氧氨氧化细菌丰度在九月份最高,二月份最低。通过相关性分析结果表明,亚硝酸盐、铵盐等共同调控着湛江湾沉积物中反硝化和厌氧氨氧化细菌丰度变化。系统发育分析表明:湛江湾中存在着一些广泛分布的反硝化细菌,但也生活着一些新奇的nirK型和nosZ型反硝化细菌。对于厌氧氨氧化细菌而言,其主要属于浮霉菌门及Candidatus Scalindua属,具有较高的耐盐性,另外湛江湾海区的厌氧氨氧化细菌也生活着一类在其他地方没有的新分支。典范对应分析分析结果表明:硝酸盐显著影响湛江湾反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的群落结构。湛江湾沉积物中反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌存在特殊的竞争与共存的关系,且由亚硝酸盐、硝酸盐、pH等多种环境因子共同驱动。     

冲绳海槽南部热液区附近柱状沉积物中微生物的垂直分布多样性及其对环境因子的响应

近年来,海底热液环境中的微生物及其环境适应机制已经成为海洋科学研究的热点。目前,相关的研究主要集中在表层沉积物及微生物的水平分布多样性方面,而对柱状沉积物中微生物垂直分布多样性研究却很少。本文基于西太平洋冲绳海槽南部热液区附近S2站位的柱状沉积物样品,通过对其不同层位的样品进行分离培养和16S rRNA基因高通量测序,揭示了样品中可培养微生物和总体微生物的垂直群落分布特征,同时结合对样品主量元素、微量元素、碳氮含量等指标的评估和冗余分析等统计学方法,讨论了微生物群落结构及其对环境因子的响应。研究发现该位点的柱状沉积物有机质含量较为贫乏,存在两个富含Cu-Zn-Pb的层;各个层位的沉积物中微生物类群均以变形菌为主要类群,同时表层沉积物表现出更高的微生物多样性。此外研究还表明柱状沉积物中有机碳含量与其微生物的群落组成有着更为密切的关系。总之,本研究的结果和获得的菌种资源为进一步深入研究海底热液环境中微生物参与元素地球化学循环的过程提供了一定的基础。     

珠江口表层沉积物中氮、磷的形态分布特征及污染评价

珠江口是生态敏感的典型河口区,也是富营养化和赤潮多发区。为了搞清楚该区域沉积物中营养物质的含量及平面分布特征,进一步研究营养盐在沉积物-水体间的循环机制,同时也为珠江口污染防治和生态环境保护提供科学依据,对珠江口16个站位的表层沉积物中氮、磷的形态、含量及分布特征进行了研究。其中总氮用凯氏定氮法测定,无机氮提取后直接测定各形态含量,各种形态的磷采用化学分步提取法进行。提取液中硝酸盐氮用锌-镉还原法,亚硝酸盐氮用重氮-偶氮比色法,氨氮用靛酚蓝法,无机磷酸盐用磷钼蓝法测定。沉积物中TOC的测定用重铬酸钾氧化-还原滴定法。在测定结果的基础上采用单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染程度进行了评价。研究结果表明:沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1649mg/kg;有机氮所占的比例很高,平均达83.17%,平均含量为1374mg/kg;氨氮是无机氮的主要形式,平均占无机氮的98%,平均含量为209.64mg/kg;硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在沉积物无机氮中比例很低,平均值为54.87mg/kg。表层沉积物中总磷的含量平均值为455.94mg/kg;有机磷占总磷含量的39.41%,平均含量为179.69mg/kg;铁结合磷和铝结合磷平均含量为94.97mg/kg。在平面分布上,各站间不同形态氮、磷的含量差异与陆源输入、沉积物粒径及水动力条件等因素有关。单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染评价结果表明:珠江口沉积物中总磷含量较低,标准指数都小于1;而总氮的含量较高,其标准指数变化范围为1.96—3.86,说明珠江口沉积物环境质量受氮的污染相对严重。     

珠江口及邻近水域鱼类群落结构研究

根据１９８６－１９８７年珠江口及邻近水域底拖网鱼类采样资料，运用系统聚类与排序等多元分析方法和群落多样性指数，研究该水域鱼类群落结构及其与环境因素的关系。分析结果把该水域鱼类划分为淡水，河口和沿岸３个群落，分别位于莲花山－虎门河道，珠江河口伶仃洋和珠江口浅海水域，各群落结构组成呈沿盐度梯度成带分布的格局。     

南极纳尔逊冰川土壤中微生物的群落结构及其代谢特征研究

冰川土壤中的微生物是冰冻圈生态系统中的重要组成部分。南极纳尔逊冰川四周环海,临近海洋的物质输送和其他因素扰动改变了近岸土壤中部分理化因子,从而对土壤中的微生物群落产生影响。本研究采集了南极纳尔逊冰川不同近海距离处的土壤样品,并对其进行了细菌和古菌V4区扩增子测序以及宏基因组测序,探讨了不同近海距离的冰川土壤中的微生物群落结构和代谢潜能。物种多样性结果显示,不同位点的土壤微生物群落组成有所差异,但变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等在冰川土壤样品中普遍存在且相对丰度较高。宏基因组分析结果显示,不同近海距离的冰川土壤微生物群落的功能基因分布不同,且能量代谢和跨膜运输等代谢途径的基因的丰度随着采样位点远离海洋而降低。冰川土壤中碳、氮、硫代谢分别以还原性柠檬酸循环、反硝化、同化硫酸盐还原途径为主,其中反硝化途径基因在所有样品中丰度较高。通过分箱组装获得了含有反硝化功能基因的基因组bin＿71,并重构了其核心的代谢通路。本研究初步揭示了南极纳尔逊冰川土壤中微生物的群落结构及代谢潜能,为后续南极冰川土壤新物种的发现、功能基因的挖掘、以及探究全球气候变暖下海洋对沿海生态系统的影响提供了基础数据。     

珠江口及邻近水域鱼类群落结构研究

根据1986～1987年珠江口及邻近水域底拖网鱼类采样资料,运用系统聚类与排序等多元分析方法和群落多样性指数,研究该水域鱼类群落结构及其与环境因素的关系,分析结果把该水域鱼类划分为淡水、河口和沿岸3个群落,分别位于莲花山,虎门河道、珠江河口伶仃洋和珠江口浅海水域,各群落结构组成呈沿盐度梯度而成带分布的格局.淡水群落结构简单稳定,沿岸群落结构比较复杂,河口群落受水动力过程和生物活动影响最大,群落结构的季节变化较为显着.     

纳米氧化锌和菲对长江口附近海域沉积物反硝化作用及功能菌群落结构的影响

本研究在长江口附近海域采集表层沉积物,采用实验室模拟培养与分子生物学手段相结合的方法,通过测定纳米氧化锌(ZnO NPs)和菲(Phe)胁迫下沉积物中NO-3-N和NO-2-N浓度和反硝化还原酶活性及反硝化细菌基因丰度和群落多样性变化,目的是比较研究ZnO NPs和Phe对河口区沉积物反硝化作用及功能菌群落结构的影响,...     

近海水体环境DNA沉降对沉积物中纤毛虫分子多样性评估的影响

在陆架海区沉积物中, DNA高通量测序技术可检获大量浮游寡毛类和舞毛类等非底栖纤毛虫,这些源于水体的环境DNA(eDNA)如何影响对沉积物中纤毛虫分子多样性的评估,以及影响程度如何尚不明确。本研究选取了黄海冷水团中的两个站位,通过提取水体和沉积物中DNA和RNA,并采用直接提取法和洗脱法提取沉积物DNA,结合DNA和cDNA测序技术,探讨了水体和沉积物中纤毛虫分子多样性的关系。研究表明,基于洗脱DNA法、直接提取DNA法和cDNA法获得的沉积物中纤毛虫OTUs数分别为451、312和324个,其中211个OTUs同时由三种方法检获;而164个OTUs仅通过洗脱DNA法检获,其中89%为相对丰度低于0.1%的稀有类群。直接提取DNA法所获的寡毛类和舞毛类序列数占比达46%,而在洗脱DNA法和cDNA法中占比仅为12%和10%。沉积物中检获的43%—71%的舞毛类和寡毛类OTUs与浅层水(40m)共有,仅19%—29%与深层水(40m)共有,且这些共有的OTUs可同时在浅层水中检获。本研究发现,对沉积物中纤毛虫分子多样性评价造成影响的浮游类群主要来自浅层水,洗脱DNA与cDNA测序均可显著降低浮游类群eDNA的影响。鉴于洗脱DNA法较之cDNA法操作更简便,且避免了反转录过程导致的偏差,因此推荐用于对近海沉积物中纤毛虫等真核微生物的分子多样性研究。     

辽河口沉积物中参与主要生物地化循环的微生物功能基因分析

辽河口区域丰富的生物多样性在生物地球化学循环和维持生态系统功能等方面发挥着极其重要的作用.研究辽河口表层沉积物中参与常见地球化学循环的功能基因及其关键影响因子,对揭示和预测辽河口沉积物微生物的功能代谢潜力和受环境变化的影响具有重要意义.应用功能基因芯片(GeoChip 4.0)技术开展微生物功能基因多样性研究.结果 表...     

Spatiotemporal distributions and environmental drivers of diversity and community structure of nosZ-type denitrifiers and anammox bacteria in sediments of the Bohai Sea and North Yellow Sea,China

Denitrification and anammox processes are major nitrogen removal processes in coastal ecosystems. However, the spatiotemporal dynamics and driving factors of the diversity and community structure of involved functional bacteria have not been well illustrated in coastal environments, especially in human-dominated ecosystems. In this study, we investigated the distributions of denitrifiers and anammox bacteria in the eutrophic Bohai Sea and the northern Yellow Sea of China in May and November of 2012 by constructing clone libraries employing nosZ and 16S rRNA gene biomarkers. The diversity of nosZ-denitrifier was much higher at the coastal sites compared with the central sites, but not significant among basins or seasons. Alphaproteobacteria were predominant and prevalent in the sediments, whereas Betaproteobacteria primarily occurred at the site near the Huanghe (Yellow) River estuary. Anammox bacteria Candidatus Scalindua was predominant in the sediments, and besides, Candidatus Brocadia and Candidatus Kuenenia were also detected at the site near the Huanghe River estuary that received strong riverine and anthropogenic impacts. Salinity was the most important in structuring communities of nosZ-denitrifier and anammox bacteria. Additionally, anthropogenic perturbations (e.g. nitrogen overloading and consequent high primary productivity, and heavy metal discharges) contributed significantly to shaping community structures of denitrifier and anammox bacteria, suggesting that anthropogenic activities would influence and even change the ecological function of coastal ecosystems.     

南海沉积物细菌胞外蛋白酶在家族水平上的多样性

海洋产蛋白酶细菌及其分泌的胞外蛋白酶在降解有机氮以推动海洋氮循环进行方面发挥着重要作用,但目前对这二者多样性的认识非常有限。本研究自南海沉积物中筛选得到90株产蛋白酶细菌,并通过N-端氨基酸序列,分析了其胞外蛋白酶在家族水平上的多样性。16S rRNA基因序列分析的结果表明,筛选的产蛋白酶细菌均属于Gammaproteobacteria纲,且大多数属于Alteromonadales目和Vibrionales目的不同属。对其中14株菌株的14个胞外蛋白酶的N-端氨基酸序列分析表明,所有这些蛋白酶属于金属蛋白酶的M4家族或丝氨酸蛋白酶的S8家族。本研究提供了海洋沉积物产蛋白酶细菌在类群及其胞外蛋白酶在类型上的新细节,这将有助于全面了解微生物酶促降解海洋沉积物有机氮的过程和机理。     

Microbial diversity in the sediments of the southern Mariana Trench

Microbial diversity in the abyssal sediments beneath the seafloor of 30,94,and 151cm near the southern end of the Mariana Trench was analyzed in the Illumina HiSeq 2500 platform.Results show that the microbial populations were dominated by bacteria but merely no archaea were identifi ed at the three depths.In the bacterial community,Proteobacteria and Firmicutes dominated the total taxon tags,followed by Bacteroidetes,Actinobacteria,Planctomycetes,Cyanobacteria,and Chloroflexi,which together account for over 99%of the total population.Similar to that in the seawater in the trench,the operational taxonomic units(OTUs)belonging to Gammaproteobacteria from the sediment samples showed high abundance.However,common bacterial OTUs in the water of the trench including Nitrospirae and Marinimicrobia were hardly found in the sediments from the southern Mariana Trench or the hadal region.Therefore,this study documented for the first time the compositions of microbial diversity in the trench sediments,revealed the difference in microbial diversity in water and sediment of the trench and will enrich the knowledge on the microbial diversity in the abyssal areas.     

黄河三角洲泥质沉积区表层沉积物古菌分布特征

通过古菌16S rDNA 基因文库技术, 在黄河三角洲泥质沉积区6 个站位共获得568 个克隆, 经处理得到73 个OUTs(Operational Taxonomic Units), 在此基础上进行系统进化树以及统计学分析。结果显示, 在本次研究的6 个站位的表层沉积物中, 古菌序列均来自于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota): 其中以Marine Crenarchaeotic Group I(MGI)为主, 仅含少量的Miscellaneous Crenarchaeotic Group (MCG), Marine Benthic Group B(MBGB)等其他种属。研究结果表明, 6 个不同站位的沉积物中只有5 个古菌类群, 群落分布较为均匀, 多样性不高。研究结果揭示了黄河三角洲表层沉积物中古菌横向分布特征, 并为今后在黄海区域开展古菌生态学研究提供了数据信息, 特别是在当前古菌研究主要集中在深海区域的背景下, 对相应的近海区域古菌研究具有一定的参考意义。     

应用DGGE技术分析北黄海和青岛近海藻类DNA病毒遗传多样性

采用DGGE技术对北黄海和青岛近海藻类DNA病毒群落多样性进行调查。结果表明,在北黄海A604站、B107站和C803站分别得到10个、8个、8个OTUs,在青岛近海ZQ站得到6个OTUs,说明不同海域藻类DNA病毒多样性不同,在北黄海较丰富,青岛近海较低。北黄海3个站间相比,OTUs数量和位置均存在差异,表明同一海域不同站位藻类DNA病毒多样性也存在差异。在所得OTUs中,有2个OTUs在4个站中均存在,说明在北黄海和青岛近海存在着一些共同的藻类DNA病毒。4个站点藻类DNA病毒优势种均不相同,在A604站和ZQ仅有一个优势种,而在B107和C803各有两个优势种。