太湖沉积物中的可培养细菌：Ⅰ.细菌多样性初步分析

采用牛肉膏培养基培养,从不同深度的太湖沉积物中共分离得到603个菌落形态不同的菌株,通过数值分析比较了40个形态表征性状,以不加权平均连锁聚类(UPGMA)的方式进行簇群归类,在0.75水平上可分成4个聚类群和51个亚群,从51个亚群中各随机选取一个菌株,测定其16SrDNA部分序列(约540bp)并据此进行分析,表明这些菌株分别属于Firmicutes、Actinobacteria、γ-Proteobacteria这三大类群,与数据库中已知的芽孢杆菌属(Bacillus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、微球菌属(Micrococcus)、节杆菌属(Arthrobacter)、迪茨菌属(Dietzia)和假单胞菌属(Pseudomonas)细菌具有很高的相似性,其中迪茨菌属在国内淡水湖泊沉积物中为首次报道.     

太湖浮游细菌种群基因多样性及其季节变化规律

为认识湖泊中浮游细菌的多样性及其变化规律,本研究采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)的方法,研究了太湖梅梁湾和湖心区浮游细菌种群16S rRNA基因多样性以及种群基因组成的季节变化特征.研究结果表明,太湖浮游细菌种群具有丰富的基因多样性.浮游细菌的丰度、DGGE条带数、种群的Shannon-Wiener指数、Simpson 指数和Pielou指数均呈现显著的季节变化规律:夏季及秋季浮游细菌的丰度、基因多样性及种群的均匀度较高,而冬季和春季则较低.浮游细菌种群的基因组成随时间变化.梅梁湾浮游细菌的丰度显著高于湖心.梅梁湾与湖心浮游细菌主要建群种的基因型存在显著差异.     

太湖水体和沉积物细菌群落分布格局及其驱动因素

水体和沉积物是湖泊生态系统中迥异但又紧密相连的两类生境,栖息在这两类生境中的细菌在维持生态系统平衡和驱动元素循环中起着关键性作用。为了探究湖泊水体和沉积物细菌群落的分布格局,本文对太湖四个湖区水体和沉积物中细菌群落进行调查,基于高通量测序技术和统计分析手段,分析这两类生境中的细菌群落组成和多样性水平、分布特征及其驱动因素。结果表明:放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)是水体细菌群落中最主要的细菌门,而沉积物中Proteobacteria占据优势地位。在两类生境中,太湖西部区域细菌群落丰富度和独特性(LCBD)相对较高,各区域群落结构表现出显著性差异。对水体而言,电导率、pH值、PC1(重金属组成)和沉积物孔隙度是驱动细菌丰富度的重要因子,PC1、水温及pH值是影响细菌群落LCBD的重要因子,而细菌网络复杂性随pH值的增加而增加,且在高pH环境中占主导地位;对沉积物而言,其丰富度和LCBD的重要影响因子均是沉积物中总磷和锂,细菌网络复杂性随金属元素施加的环境压力增大而降低,但随总磷、磷酸盐和铵态氮浓度的...     

ADP在太湖沉积物再悬浮分析中的应用

分析太湖的悬浮物浓度时,使用传统的过滤与称重的方法,难以在短时间内取得大量的数据,并且进行大范围调查时困难较多,特别是在计算悬浮物浓度随时间的变化率时,根据导数的定义其时间间隔应足够小,此时上述方法显然难以得出较为准确的结果．本文从声学后散射原理出发,通过对声学多普勒三维流速仪(ADP)所接收的回声强度在传播距离上的校正,得出了当悬浮物粒径组成较为稳定时,该强度能反映水体中悬浮物浓度(SSC)的结论,并基于2002年在太湖乌龟山的一次为期一周的湖流观测结果,分析了经校正后的回声强度与太湖中悬浮物浓度间的指数相关关系,通过实测资料对上述关系进行了验证,结果表明该经验公式适用于太湖,其回声强度的变化能反映水体中SSC的变化规律,为大范围调查水体中悬浮物浓度提供了更加快速而有效的方法．     

岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成特征

采用高通量测序技术,研究了内蒙古岱海流域入湖河流、湖水及沉积物细菌多样性及群落组成.结果显示,细菌多样性从高到低依次为：沉积物>河流>湖泊.聚类分析表明入湖河流、湖水和沉积物细菌群落可分为明显不同的3支,说明这3种生境中细菌群落结构有较大差异.物种注释结果表明,河流中优势细菌菌群为髌骨细菌(Patescibacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria);湖水中优势细菌菌群为放线菌门(Actinobacteria);而沉积物中优势细菌菌群为变形菌门和绿弯菌门(Chloroflexi).典范对应分析及Monte Carlo检验表明,电导率和悬浮物含量对水体中(河流与湖泊)细菌群落影响显著,二者共解释了细菌群落变化的86.5%;而冗余分析及Monte Carlo检验表明,泥深、磁化率和总有机碳对沉积物中细菌群落影响显著,三者共解释了细菌群落变化的47.9%.近30年来,岱海地区气候变化和人类活动导致湖水咸化,沉积物碳氮指标显著增长.岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成的差异及其主要驱动因...     

太湖不同营养水平湖区沉积物磷形态与生物可利用磷的分布及相互关系

采用EDTA螯合剂法和不同的化学提取法,研究了太湖3个不同营养水平湖区中8个位点表层沉积物总磷、各组分磷及生物可利用磷的含量分布,探讨了太湖不同营养水平湖区表层沉积物的释磷潜力和生物可利用磷的来源．结果表明,太湖不同营养水平湖区表层沉积物总磷、无机磷和生物可利用磷含量分布差异较大,且与各湖的营养水平相一致．有机磷含量与有机质和含水率显著相关;沉积物中Fe-P和Ca-P对生物可利用磷的贡献较大,这部分磷具有较大的潜在释放风险．     

太湖表层沉积物中有机氯农药残留及遗传毒性初步研究

采用GC-ECD对太湖表层沉积物中的有机氯农药含量进行了定性定量分析.太湖20个采样点均有不同程度的有机氯农药检出,16种有机氯农药总量为4.22-460.99ng/g(dw),北部湖区、潮心区以及沿岸区等均有高值点出现,与沉积物有机质含量、氮磷营养盐含量分布并不一致.检出率最高的有机氯农药组分为DDTs、HCHs.DDTs含量检出顺序为P,P'-DDT>P,P'-DDD>P,P'-DDE,说明环境中可能仍然具有DDT箱入特征;HCHs中?HCH,?HCH检出相当,怃-HCH检出较高,主要为早期残留.结合鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶系(Ames)试验研究太湖典型溯区表层沉积物中有机污染物的遗传毒性,初步确定可能的生态风险因子.     

丹江口库区表层沉积物细菌多样性及功能预测分析

湖泊沉积物微生物是水生态系统的重要组成部分,目前关于丹江口库区沉积物细菌群落和功能研究鲜见报道.于2017年5月对丹江口库区内5个典型生态点位表层沉积物进行采集,采用高通量测序技术对表层沉积物细菌群落组成进行研究,结果表明细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等33个门和318个属组成,具有丰富的群落组成.沉积物细菌群落和理化指标冗余分析(RDA)结果表明,pH值、总磷、有机质和铵态氮含量均能显著影响沉积物细菌群落组成.细菌属分类单元与环境因子Spearman相关分析表明,变形菌门中11个属的细菌与环境因子显著相关,为与环境因子显著相关细菌的主要组成(占47.62%).采用细菌群落功能预测软件PICRUSt(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States)对表层沉积物细菌群落进行分析,结果表明沉积物细菌功能主要涉及能量产生和转换、信号转导机制、氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性.基因功能家族预测基因拷贝数表现为台子山宋岗库心渠首黑鸡嘴.     

长江中下游湖泊沉积物生物可利用磷分布特征

利用化学提取方法对太湖6个样点,巢湖4个样点和龙感湖3个样点的表层沉积物和沉积物柱样进行了生物可利用磷(BAP)测定．北太湖表层沉积物的平均含量为259．5mg／kg,而西部湖区平均含量为114 6mg／kg,湖心区平均含量为40．6 mg/kg,而东太湖平均含量为50．7 mg／kg,呈显著北高南低的特点．巢湖西部湖区表层沉积物的BAP平均含量为 254．2 mg／kg,而东部湖区BAP含量降低为101．9mg／kg．龙感湖表层沉积物BAP平均含量为67．8 mg／kg．显著表明污染程度较高的湖区沉积物的BAP相应较高．BAP在沉积物中随深度呈指数降低,显示生物可利用磷在沉积作用下向稳定的非活性磷转化．夏季沉积物中的BAP由于生物活性的增强向溶解态活性磷转化过程增强,显示为较低的BAP含量．BAP 含量与水体溶解态活性磷呈正相关关系,且该相关性在BAP含量较低的样点好于高BAP的样点．     

太湖梅梁湾沉积物中氮铁硫转化细菌的毫米级垂向分布及对氮磷迁移转化的潜在影响

本研究在太湖梅梁湾采集沉积柱,采用一种自制的毫米级柱状沉积物自动垂向分层切割装置对表层50 mm沉积物进行垂向切割(间隔2 mm),结合高通量测序技术分析沉积物中细菌群落的毫米级垂向分布;同时采用毫米级高分辨透析技术和薄膜扩散梯度技术(DGT)分析溶解态和DGT可获取态铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)、Fe、P的垂向分布特征。结果显示,沉积物中细菌群落与溶解态和DGT可获取态氮铁磷浓度在垂向上呈现显著的异质性。细菌硝酸盐还原主要发生在-16～0 mm沉积物深度,这可能导致了溶解态和DGT可获取态NO₃^--N含量在该沉积物深度的明显减少。细菌铁还原主要分布在-32～-18 mm沉积物深度,细菌硫酸盐还原主要分布在-50～-34 mm的沉积物深度;细菌硫酸盐还原是导致沉积物溶解态和DGT可获取态铁磷浓度从-32 mm随沉积物的深度增加而显著增加的主要原因。本研究加深了对富营养化湖泊沉积物中细菌影响氮磷在垂向上迁移转化的认识。     

太湖磷转化细菌与水体磷形态关系

太湖水体中不同形态磷含量与磷转化细菌的关系研究结果显示:太湖水体中总磷和活性磷的含量分别为0.113mg,L和O.O11mg/L;无机磷和有机磷分解菌在底泥中达6.73x103cells/g,而在水体中仅为71cells/m1,且存在明显的时间和空间差异;根据菌落形态特征,分离筛选了3株有代表性的无机磷转化菌和7株占优势的有机磷分解菌.3tt无机磷转化菌经鉴定分别与巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、假单孢菌(Pseudomonas sp.)和类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)比较接近.而7株有机磷分解菌则分别与为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thurigiensts)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、芽孢杆菌(Bacillus SP.)、无芽孢杆菌(Bacterium sp.)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、简单芽孢杆菌(Bacillus simples)接近;太湖水体中磷分解细菌主要归属于芽孢杆菌属(Bacillus)和假单孢菌属(Pseudomonas),对细菌降解性能进行研究的结果显示:无机磷分解细菌对太湖水体活性磷的贡献显著大于有机磷分解细菌的贡献率.     

太湖光合自养真核超微藻遗传多样性初探

采用真核藻类叶绿体16S rRNA的引物PLA491F、OXY1313R,通过PCR、构建基因克隆库的方法初步调查了太湖梅梁湾和东太湖光合自养真核超微藻的遗传多样性.结果表明,太湖自养型真核超微藻主要为隐藻(Cryptophyta),其次为硅藻(Bacillariophyta)、金藻(Chrysophyta)和定鞭藻(Haptophyta).该结果有助于我们更全面地了解太湖浮游藻类的群落结构及生态功能.     

分季节的太湖悬浮物遥感估测模型研究

根据1996-2002年无锡太湖监测站的水质资料分析,太湖悬浮物具有季节性特征,因而分季节的悬浮物估测模型比单一的模型可能更加适合用来估测太湖全年的悬浮物浓度.在分析太湖水体光谱特征的基础上,根据太湖悬浮物的季节性分布特征,使用春夏秋冬四季的Landsat TM/ETM图像和准同步的水质采样数据,建立了太湖分季节的悬浮物估算模型.结果表明:估测因子(B2 B3)/(B2/B3)在春、秋、冬三季都能很好地估测出悬浮物的浓度(R2＞0.52).夏季由于叶绿素的干扰性较大,悬浮物的估测效果不理想.冬季的估测效果最好(R2=0.81),模型为lnSS=14.656×(B2 B3)/(B2/B3) 1.661,其中,ln SS表示悬浮物取自然对数后的值,B2、B3为TM/ETM图像经过6S大气校正、3×3低通滤波后第2、3波段的反射率值.     

太湖富营养化湖区秋季水体和沉积物中硝化微生物分布特征及控制因素

微生物参与下的氮循环是富营养化湖泊十分重要的生物地球化学循环过程.采用基于amoA功能基因和16S rRNA基因的荧光定量PCR、PCR-DGGE与高通量测序等分子生物学技术,调查秋季太湖不同水体和表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)群落丰度和组成,探讨影响硝化微生物分布的关键环境因子.结果表明,中度富营养化的梅梁湾湖区水体表层、中层和底层水样和表层底泥中AOA amoA基因的丰度分别低于轻度富营养化的湖心区,而不同层水样中AOB amoA基因的丰度分别高于湖心区.梅梁湾湖区和湖心区水样中AOA群落组成基本相似,2个湖区表层沉积物样品中AOA群落组成亦基本相似,水体中AOA群落组成与表层沉积物中AOA群落组成有差异,AOA群落丰度显著受硝态氮、pH和DO影响;表层沉积物中AOB群落丰度有明显差异且显著受总氮含量影响,表层沉积物中NOB群落丰度也有明显差异且显著受亚硝态氮含量影响.太湖梅梁湾湖区和湖心区水体与表层沉积物AOA群落包括Nitrosopumilium和Nitrosotalea两大属;表层沉积物AOB群落主要包括亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌(Nitrosospira)两大属,NOB群落主要包括硝化刺菌(Nitrospina)和硝化螺菌(Nitrospira)两大属,其中硝化螺菌属是淡水湖泊中比较少见的亚硝酸盐氧化菌.影响太湖水体和沉积物中AOA和AOB丰度的最主要环境因子为总氮、总磷与铵态氮.研究表明典型富营养指标(总氮、总磷、铵态氮、硝态氮和硝态氮等)是影响太湖梅梁湾和湖心区水体和沉积物中AOA或AOB丰度以及硝化微生物群落丰度的重要因素.     

太湖底泥垂向构成类型及底泥-水界面组成物质

针对太湖中底泥-水界面上物质的状态、性质及其对水质的影响问题,本文通过对太湖8个湖区39个采样点的现场调查取样和实验室检测,分析太湖底泥状态和垂向上的构成、不同区域底泥-水界面物质的差异及底泥与磷释放和湖泛之间的关系.结果表明:太湖底泥-水界面上存在3种物质:粉质硬黏土、淤泥质粉土和悬浊水层.粉质硬黏土(硬底板)是太湖...     

南太湖区域表层沉积物中有机氯化合物及重金属污染现状

对南太湖水域表层沉积物中的19种有机氯化合物及6种重金属的含量、分布及其生态风险进行了研究和评价.所测样品中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)含量范围分别为0.51 -4.98、1.49-15.15ng/g(dw),与国内其它水域沉积物中OCPs、PCBs的含量相比处于较低水平.OCPs中的主要污染物是α-六...     

从沉积物特征谈太湖的演变

通过太湖湖底淤泥层中的微体古生物及其物理化学分析,在西太潮W1孔发现多门类海相化石。海相化石出现的时间约在1100—5000aB.P.之间。据此提出西太湖在全新世期间曾遭受海侵,因而支持了太湖形成于泻湖的说法,同时,还提出海水进入太湖的时间,比以往学者推测的早2000多年。