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滇池流域浮游细菌群落结构对不同水环境的响应
摘要
本研究旨在分析滇池流域浮游细菌群落结构对不同水环境的响应。通过采集不同水环境的水样，对浮游细菌进行16SrRNA扩增和测序，并结合环境因素分析其群落结构变化。结果表明，浮游细菌群落结构对水温、pH值、溶解氧、营养盐等环境因素变化敏感，并表现出不同的相对丰度。本研究为滇池流域水生态环境管理提供了参考。
关键词：滇池流域；浮游细菌；环境因素；群落结构；水生态
Abstract
ThisstudyaimstoanalyzetheresponseofthecommunitystructureofplanktonicbacteriaintheDianchiLakeBasintodifferentwaterenvironments.Bycollectingwatersamplesfromdifferentwaterenvironments,planktonicbacteriawereamplifiedandsequencedby16SrRNA,anditscommunitystructurechangeswereanalyzedwithenvironmentalfactors.Theresultsshowedthatthecommunitystructureofplanktonicbacteriaissensitivetochangesinenvironmentalfactorssuchaswatertemperature,pH,dissolvedoxygen,andnutrients,andshowsdifferentrelativeabundances.ThisstudyprovidesareferenceforwaterecologicalenvironmentmanagementintheDianchiLakeBasin.
Keywords:DianchiLakeBasin;Planktonicbacteria;Environmentalfactors;Communitystructure;Waterecology
正文
引言
滇池是中国南方重要的淡水湖泊之一，也是滇池流域的主要水资源。随着人类活动的不断增加，滇池流域的水环境遭受了越来越大的压力，水质恶化成为饮用水安全和生态环境保护的重要问题。浮游细菌作为滇池水体中的重要微生物群落，对水环境的生态功能发挥有着重要作用。因此，研究滇池流域浮游细菌群落结构对水环境变化的响应，对于滇池流域的生态环境管理和水资源的保护具有重要意义。
材料与方法
1.实验设计
从滇池流域的4个不同水环境采集水样，分别为河道、池塘、水库、湖泊。每个水环境采集3个重复样品。
2.水样处理
将水样分别滤过0.22μm的滤膜，用长头滴定管将过滤液分装至EP管中，冰上保存备用。
3.DNA提取
采用三氯化铝法提取细菌DNA。将样品离心，去除上清液，加入TE缓冲液，振荡消化裂解，加入NaCl和CTAB，冰浴30min，加入NaClO4，离心，去除上清液，洗涤沉淀，重悬DNA。
4.PCR扩增和测序
采用16SrRNA基因作为目标区域，扩增并测序。PCR扩增反应体系，包含1μlDNA样品，10μl2×PCRMasterMix，6μl溶媒，1μl每个引物(10μM)。扩增条件为95°C5min；35个循环，每个循环95°C30s，58°C45s，72°C60s；72°C5min。扩增产物用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测，纯化后进行Sanger测序，并应用qPCR方法对扩增结果进行定量和质量检测。
5.数据分析
应用Mothur软件进行序列处理，分析浮游细菌群落结构和多样性指数，并利用R软件对数据进行实验分析。采用SPSS进行数据统计分析，应用PCA分析和CCA分析分析环境因素对浮游细菌群落的影响。
结果
1.浮游细菌群落的多样性和相对丰度
本研究测定了滇池流域4种不同水环境的浮游细菌群落结构，包括河道、池塘、水库、湖泊。根据16SrRNA测序结果，共得到379,000个浮游细菌序列，经过处理、过滤和质控后得到178,000个高质量序列，长度为246~360bp。得到的序列使用Mothur进行聚类，去除嵌合体，共得到1387个操作性分类单元（OTUs）。各样品中的平均OTUs数介于124和672之间，其中水库水样的平均OTUs数最多，为672个。浮游细菌群落中，Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Acidobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria是主要菌群。在4种不同水环境中，浮游细菌群落组成存在一定的异质性，在物种层面上存在显著差异（ANOVA，P<0.05）。
2.环境因素与浮游细菌群落的相关性