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三门湾近海有机污染对浮游细菌群落的影响

环境科学 2017年第4期38卷 1414-1422页

作者：戴文芳郭永豪郁维娜熊金波宁波大学海洋学院宁波315211 浙江海洋高效健康养殖协同创新中心宁波315211

近海污染问题日趋严重,因此亟需评价污染对海洋环境造成的潜在影响.微生物作为对环境变化的首要响应者,可能作为评价污染水平的指示生物.为此,本文采集三门湾和邻近鱼山保护区共21个站点的表层海水,利用Illumina技术测定细菌16S rRNA基... 详细信息

近海污染问题日趋严重,因此亟需评价污染对海洋环境造成的潜在影响.微生物作为对环境变化的首要响应者,可能作为评价污染水平的指示生物.为此,本文采集三门湾和邻近鱼山保护区共21个站点的表层海水,利用Illumina技术测定细菌16S rRNA基因,对比研究有机污染对浮游细菌群落的影响.三门湾的有机污染(A)为4.57±2.41,显著(P浮游细菌多样性和群落结构差异显著,其中三门湾水域的放线菌门(Actinobacteria)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、SAR406的相对丰度显著高于鱼山保护区,而拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度低于鱼山保护区.多元回归树分析(multivariate regression tree,MRT)发现浮游细菌多样性主要受pH、有机污染和叶绿素a(Chl-a)的影响,分别控制了27.7%、15.6%和6.7%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis)结果表明驱动细菌群落变异环境因子为有机污染、pH和盐度(salinity),共解释了14.8%的群落变异.同时,空间距离与细菌群落组成显著相关,解释了4.42%的变异,表明浮游细菌的空间分布不是随机的.此外,本研究筛选到与有机污染状况显著相关的23个细菌科,各科相对丰度的变化与其已知的生态功能特征相吻合,因此可以作为潜在的有机污染指示种群.本实验结果表明近海有机污染显著地改变了浮游细菌群落结构,特别是潜在病原菌丰度的增加;此外,筛选到敏感指示种群用于评估有机污染程度.

关键词：近海有机污染浮游细菌群落冗余分析指示细菌科驱动因子

滦河干流中上游浮游细菌群落多样性及其影响因素

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生态学报 2022年第12期42卷 5103-5114页

作者：刘洋刘琦田雨露董满宇徐霞关梦茜江源中药资源保护与利用北京市重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

浮游细菌是河流生态系统中营养元素的转运者和能量流动的主要贡献者,其群落组成和多样性会受沿途河岸带环境的影响,但目前对开放流动水体中浮游细菌群落的研究还不足。研究使用高通量测序方法,获取了滦河中上游21个样点的浮游微生物群... 详细信息

浮游细菌是河流生态系统中营养元素的转运者和能量流动的主要贡献者,其群落组成和多样性会受沿途河岸带环境的影响,但目前对开放流动水体中浮游细菌群落的研究还不足。研究使用高通量测序方法,获取了滦河中上游21个样点的浮游微生物群落数据,并结合遥感数据和水体理化指标进行分析,探讨浮游细菌群落结构与水环境因子的关系。结果表明:(1)变形菌门和放线菌门是滦河干流中占据优势地位的门类。(2)群落Chao1丰富度指数与Shannon′s多样性指数均与采样点距河流源头距离存在显著负相关(P细菌群落组成相关性最高;以距源头距离作为控制变量,只有总氮、硝酸盐氮、氨氮与细菌群落组成相关(P细菌群落组成存在显著影响。(4)在4种土地利用因子中,无论是否以距源头距离作为控制变量,只有建设用地占比与细菌群落组成相关(P细菌群落组成在α=0.05的显著性水平下不再显著相关;若以总氮、氨氮、pH、叶绿素a和流速作为控制变量,则建设用地占比与细菌群落组成在α=0.1的显著性水平下不再显著相关。上述结果表明,建设用地对于浮游细菌群落的组成存在影响,包括通过改变硝酸盐氮的排放而造成的直接影响,以及通过改变河流的水文和理化条件而造成的间接影响。

关键词：滦河流域土地利用浮游细菌群落多样性

象山港2013年夏季浮游细菌群落的时空分布特征

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海洋与湖沼 2018年第6期49卷 1268-1278页

作者：陈和平朱建林张德民祝翔宇郑凯宏王凯宁波大学海洋学院宁波315211 宁波大学建筑工程与环境学院宁波315211 宁波市象山港海洋环境监测站宁波315010 象山县海洋与渔业局象山315700

港湾水域生态系统易受到人类活动的影响,而浮游细菌是维持海洋生态系统平衡和稳定的重要组成部分,其分布模式和动态变化可以反映人为活动对港湾生态系统的影响程度。本研究以宁波象山港这一受人类活动影响较大的代表性港湾为对象,研究... 详细信息

港湾水域生态系统易受到人类活动的影响,而浮游细菌是维持海洋生态系统平衡和稳定的重要组成部分,其分布模式和动态变化可以反映人为活动对港湾生态系统的影响程度。本研究以宁波象山港这一受人类活动影响较大的代表性港湾为对象,研究了其夏季表层浮游细菌群落的空间分布特征及影响因子。结果表明,象山港各海区的浮游细菌α-多样性及均匀度总体上无显著差异。浮游细菌群落结构基本按海区聚类,海区间浮游细菌群落结构差异显著;分析相隔15天的两个航次的样品后发现,每个海区的浮游细菌群落结构均呈明显的时间演替。盐度、温度及营养盐是影响浮游细菌群落结构的主要环境因子。四个分别来自聚球藻属(Synechococcus)、OCS155、SAR11及α-变形菌纲的可操作分类单元(operationaltaxonomicunits,OTUs)是造成海区间细菌群落差异的主要贡献类群。部分海区中,两个航次的样品存在相似功能潜力的标志性类群,可能是浮游细菌对海区水质长期响应的结果。本研究初步揭示了象山港夏季表层浮游细菌群落分布及其对港湾环境变化的响应模式,为评估港湾环境扰动的微生态效应提供了基础数据。

关键词：象山港浮游细菌群落高通量测序环境因子

鄱阳湖流域锦江水体污染胁迫下浮游细菌群落结构及交互作用

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微生物学报 2022年第12期62卷 4564-4576页

作者：黄祎王鹏吴波波丁明军张华聂明华黄高翔江西师范大学地理与环境学院江西南昌330022 江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室江西南昌330022

【目的】为了探索河流水体污染胁迫对浮游细菌群落的影响。【方法】本研究使用主成分分析将水体污染胁迫分为高、中、低3级,基于高通量测序技术分析了鄱阳湖流域锦江干流浮游细菌群落的多样性、组成以及交互作用。【结果】锦江污染胁迫... 详细信息

【目的】为了探索河流水体污染胁迫对浮游细菌群落的影响。【方法】本研究使用主成分分析将水体污染胁迫分为高、中、低3级,基于高通量测序技术分析了鄱阳湖流域锦江干流浮游细菌群落的多样性、组成以及交互作用。【结果】锦江污染胁迫下的浮游细菌群落优势菌群包括假单胞菌门(Pseudomonadota,13.53%-45.83%)、放线菌门(Actinobacteriota,17.05%-40.50%)、拟杆菌门(Bacteroidota,5.79%-31.56%)、蓝藻菌门(Cyanobacteria,0.41%-59.31%)和芽孢杆菌门(Bacillota,0.11%-4.81%)。其中Bacillota在污染胁迫等级下显著差异(P=0.03)。浮游细菌群落组成在不同水体污染胁迫等级下存在显著差异(P=0.046)。群落丰富度Chao1与ACE指数在低污染胁迫地区显著高于中污染胁迫地区(P=0.024和0.037),Shannon多样性指数差异不显著。共生网络拓扑特征表明,随着水体污染胁迫减小,细菌共生网络的复杂性与稳定性增强,浮游细菌群落之间的交互作用增强。【结论】污染胁迫显著改变了水体细菌群落结构与交互作用。以上研究有助于从微生物角度为水体污染的检测、监测和控制提供生态学参考。

关键词：水体污染胁迫高通量测序浮游细菌群落多样性细菌群落交互作用

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太湖夏季浮游细菌群落多样性的空间格局

水生生物学报 2014年第2期38卷 335-341页

作者：庞兴红吕丽媛牛远沈宏袁希功陈文捷陈隽谢平中国科学院水生生物研究所武汉430072 中国科学院大学北京100049 华中农业大学 430070 中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地北京100012

为了研究太湖夏季浮游细菌群落多样性与水体营养盐的关系,在太湖全湖范围内开展了一次大规模浮游细菌采样调查,分析了太湖不同湖区浮游细菌丰度和多样性组成。研究发现,浮游细菌丰度在不同湖区中存在明显的空间差异,从北部和西部湖区沿... 详细信息

为了研究太湖夏季浮游细菌群落多样性与水体营养盐的关系,在太湖全湖范围内开展了一次大规模浮游细菌采样调查,分析了太湖不同湖区浮游细菌丰度和多样性组成。研究发现,浮游细菌丰度在不同湖区中存在明显的空间差异,从北部和西部湖区沿湖流向东南方向至湖心和南部沿岸再到东部湖区呈下降趋势,这与太湖水体营养水平从高到低变化趋势一致。浮游细菌丰度与营养盐浓度回归分析结果显示,总磷(TP)与细菌丰度存在较好的正相关(R2=0.6392,n=29,P细菌丰度无显著相关(R2=0.0663,n=29,P>0.05)。因此,磷是太湖夏季浮游细菌生长的限制因子。不同湖区营养盐与浮游细菌群落多样性也具有显著的正相关,随着营养水平的升高,浮游细菌多样性增加。此外,细菌群落的组成在不同湖区间亦具有明显的空间异质性,与不同湖区营养水平空间变化一致。研究结果将有助于人们更好地理解淡水湖泊中微生物循环和生态系统功能。

关键词：太湖浮游细菌群落丰度多样性空间格局氮磷

北运河水体浮游细菌群落的空间分布特征及其与水质的关系

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生态毒理学报 2012年第3期7卷 337-344页

作者：于洋王晓燕张鹏飞首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

污染源汇入和闸坝拦截等因素能够影响城市河流水生生态环境质量,主要表现在群落结构和功能的改变。分别于春季、夏季和冬季3个季节对北运河干流的10个点进行水样采集,通过16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析手段研究了北运... 详细信息

污染源汇入和闸坝拦截等因素能够影响城市河流水生生态环境质量,主要表现在群落结构和功能的改变。分别于春季、夏季和冬季3个季节对北运河干流的10个点进行水样采集,通过16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析手段研究了北运河河道水体浮游细菌的群落结构,以揭示流域微生物多样性以及浮游细菌群落与水质因子的响应关系。共得到47种不同的片段,其中218bp片段是优势菌。T-RFs片段计算微生物多样性指数和均匀度指数结果表明,目前北运河水体生态结构已经较为脆弱。冬季与其他季节的群落组成有明显差别,夏季细菌丰度高于冬季。通过CANOCO软件分析浮游细菌群落结构与水质指标的空间特点,发现水体流动性降低、支流汇入和污染源的汇入都会引起微生物群落结构在空间上的改变;环境因子与微生物群落组成的相关性研究表明,总磷、溶解性有机碳(DOC)和温度对北运河微生物群落结构影响较大。

关键词：河流浮游细菌群落 16SrDNA T-RFLP CCA

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浮游细菌群落变化对锥状斯氏藻藻华的影响

现代生物医学进展 2015年第2期15卷 201-207页

作者：姚蜜蜜周进李庆赟吕浩蔡中华清华大学生命科学学院北京100084 清华大学深圳研究生院海洋科学与技术学部广东深圳518055

目的:本实验以大亚湾原发性锥状斯氏藻为例,采集野外样品,分析藻华不同时期主要菌群的结构和环境样品的硫化物与赋存形态。方法:应用末端限制性片段长度多态性技术和主成分分析方法,分析藻华发生过程中浮游细菌群落相似程度的情况,得到... 详细信息

目的:本实验以大亚湾原发性锥状斯氏藻为例,采集野外样品,分析藻华不同时期主要菌群的结构和环境样品的硫化物与赋存形态。方法:应用末端限制性片段长度多态性技术和主成分分析方法,分析藻华发生过程中浮游细菌群落相似程度的情况,得到差异显著的浮游细菌类群。选出代表类群的样品进行16S r DNA高变区测序,获取浮游细菌的分类结果及相对丰度。采用Pearson相关性分析浮游细菌、藻、硫化物两两间的相互关系。结果:早期藻华以Enterobacteriaceae为主导,各优势菌群(Enterobacteriaceae:Alteromonadaceae:Rhodobacteraceae)的比例约为8:1:21,硫元素主要以DMS形式存在;而后期Alteromonadaceae成为优势物种,各优势菌群的比例转变为3:5:25,硫的赋存形态由DMS转变为DMSO;Rhodobacteraceae在藻华的前期与后期均以优势种存在。本实验还发现藻华不同时期4种与藻呈正向相关的细菌,以及8种对藻起负向调节作用的细菌,它们在藻华生消的过程中扮演着不同的角色。结论:菌群的组成性改变与藻华生消具有一定的相关性,并对藻类的硫代谢产生影响。结果的获得有助于认识藻华微生物学过程中硫代谢的生态学功能,拓展锥状斯氏藻藻华的理论认识。

关键词：锥状斯氏藻浮游细菌群落硫化物形态藻菌关系

鄱阳湖浮游细菌群落对水体营养状况的响应研究

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鄱阳湖浮游细菌群落对水体营养状况的响应研究

作者：黎文凯南昌大学

学位级别：硕士

淡水湖泊是陆地水圈的重要组成部分,存储了有限的人类赖以生存的淡水资源。然而,近些年来全球范围内的富营养化污染问题愈演愈烈,淡水湖泊富营养化污染的预防和修复受到越来越多的关注。而微生物作为自然界中的分解者,是湖泊生态系统的... 详细信息

淡水湖泊是陆地水圈的重要组成部分,存储了有限的人类赖以生存的淡水资源。然而,近些年来全球范围内的富营养化污染问题愈演愈烈,淡水湖泊富营养化污染的预防和修复受到越来越多的关注。而微生物作为自然界中的分解者,是湖泊生态系统的重要组成部分,在维持湖泊生态系统结构和功能稳定性的过程中发挥着重要作用。然而目前关于微生物群落在湖泊转变为富营养化的过程中的响应特征,以及不同形态的营养盐对于微生物群落的影响,我们仍然知之甚少。基于此目的,我们以浮游细菌群落为研究对象,在我国最大的淡水湖泊-鄱阳湖开展了以下两方面的研究内容:（1）通过原位观测实验研究不同富营养化程度的湖泊水体中浮游细菌群落结构、功能以及种间关系;（2）通过室内模拟实验进行不同形态的氮磷营养盐添加对浮游细菌群落的影响研究。本研究过程中我们采用了16S r RNA基因高通量测序技术结合功能预测、网络构建及随机森林模型构建方法分析浮游细菌群落结构、功能以及种间关系的变化。主要研究结论如下:1.在水体由中营养化向轻度富营养化转变的过程中（综合富营养化指数从31-54）,水体氮磷元素含量显著升高,浮游细菌的多样性增加,群落组成改变,碳、氮代谢功能增强,浮游细菌群落的稳定性降低,使生态系统更脆弱。具体结果如下:（1）轻度富营养化水体中浮游细菌群落α多样性相比于中营养化水体发生了显著升高,且α多样性指数与富营养化状态指数存在显著正相关关系,表明浮游细菌群落较高的多样性有助于微生物适应富营养化。（2）轻度富营养化和中营养化水体中浮游细菌群落优势门组成没有改变,都是由放线菌门、变形菌门、蓝细菌门、异常球菌-栖热菌门、拟杆菌门和疣微菌门组成。组成上的差异主要体现在轻度富营养化富集了绿弯菌门、酸杆菌门等稀有丰度类群上。而功能预测结果表明,富营养化后的细菌群落中具有更高的执行碳代谢和氮代谢有关的功能,说明富营养化筛选出具有更强的营养竞争优势的类群,促进微生物群落功能向执行元素化学循环的功能适应性转变。（3）网络分析结果表明,轻度富营养化与中营养化相比,浮游细菌群落种间关系发生了改变,细菌网络中物种丰富度和连接度降低,浮游细菌群落抗环境干扰能力降低,更易发生变化。2.有机氮磷营养盐富集对浮游细菌群落结构和功能影响大于无机形态的氮磷;高浓度氮磷营养盐添加会降低浮游细菌群落的多样性,但只有磷元素会显著影响浮游细菌群落的功能。无机形态和有机形态的氮磷营养盐富集使微生物群落的稳定性降低,使生态系统更脆弱。具体结果如下:（1）高浓度氮（+5 mg/L、+10 mg/L）、磷营养盐（+0.04 mg/L、+0.1 mg/L）添加显著降低了浮游细菌群落的α多样性,且有机形态营养盐处理中浮游细菌群落α多样性显著低于无机形态营养盐处理。（2）无机形态氮输入增加了放线菌门、蓝细菌门的丰度,降低了变形菌门、绿弯菌门的丰度,而有机形态氮输入降低了放线菌门、Bdellovibrionota门的丰度,增加了变形菌门、蓝细菌门和拟杆菌门的丰度。无机形态磷输入增加了放线菌门、Armatimonadota门的丰度,降低了变形菌门、Patescibacteria门的丰度。而有机形态磷输入降低了放线菌门、拟杆菌门和Armatimonadota门的丰度,增加了变形菌门的丰度。以上表明微生物对不同形态营养盐具有偏好性,进而改变细菌群落组成。（3）氮输入未显著改变浮游细菌的群落功能,但是磷输入显著改变了浮游细菌的群落功能。无机形态磷处理显著地增加了细菌群落的与氮代谢相关的功能,而有机形态磷处理显著地增加了与光合作用有关的功能,降低了与化能异养有关的功能。（4）网络分析显示,无机氮添加增加了网络中物种丰富度和连接度,而有机氮的输入则降低了水体细菌网络的物种丰富度和连接度。无机磷和有机磷营养盐输入显著增加了浮游细菌群落网络中的物种丰富度和连接度。但是无机形态和有机形态的氮磷添加都加快了浮游细菌群落物种周转速率,降低了群落抗环境干扰能力。3.浮游细菌群落中hgcI＿clade是预测湖泊营养状况最重要的指示类群。随机森林模型结果显示,浮游细菌群落中hgcI＿clade是预测湖泊营养状况最重要的指示类群,该类群与湖泊水体中氮营养盐呈现正相关,而与湖泊水体中磷营养盐呈现负相关关系。综上所述,在水体富营养化的过程中,水体浮游细菌能够通过改变群落结构,增强对营养元素的代谢,以适应富营养化程度的升高。但高浓度的无机形态和有机形态营养元素不利于维持较高的群落多样性以及生态系统的稳定性。本研究结果阐明了浮游细菌群落对不同营养状况水体的响应规律,加深了我们对于富营养化过程的理解,为今后淡水湖泊的富营养化的防治和湖泊生态系统的科学管控提供了科学依据。

关键词：鄱阳湖富营养化指数氮磷添加浮游细菌群落功能预测随机森林模型

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乐安江水化学和浮游细菌群落特征

乐安江水化学和浮游细菌群落特征

作者：肖汉玉江西师范大学

学位级别：硕士

为了解乐安江水化学和水体浮游细菌群落特征,探讨水化学和空间距离对浮游细菌群落的影响,本次研究分别于枯水期(2016年12月)和丰水期(2017年7月)对乐安江15个采样点表层水样进行采集。检测了水体Na、K、Mg、Ca、Cl、SO、HCO、NO-N、NH-N... 详细信息

为了解乐安江水化学和水体浮游细菌群落特征,探讨水化学和空间距离对浮游细菌群落的影响,本次研究分别于枯水期(2016年12月)和丰水期(2017年7月)对乐安江15个采样点表层水样进行采集。检测了水体Na、K、Mg、Ca、Cl、SO、HCO、NO-N、NH-N、TP、TOC、Cu、Zn等水化学指标,运用高通量测序技术确定水体浮游细菌群落特征,基于Bray-Curtis距离的采样点非度量多维尺度(NMDS)分析研究乐安江水体细菌群落结构差异。采用独立样本t检验对比不同水期水化学指标和浮游细菌多样性指标的差异性,单因素方差分析不同河段水化学和浮游细菌群落差异性。采用Mantel检验和Partial Mantel检验分析水化学、空间距离(采样点干流长度、平均河网长度、累计河网长度和流域子面积)与浮游细菌群落之间的关系,采用方差分解(Variance partitioning)定量化分析水化学和空间距离对浮游细菌的影响。结果表明:(1)乐安江八大离子浓度最高的阴离子是SO,浓度最高的阳离子是Ca。不同河段水化学八大离子受岩石风化控制和人类活动影响,水化学类型空间差异明显,上游为HCO-Ca型水,中游为SO-Mg-Ca型水,下游为SO-Ca-Na型水。(2)受降水稀释的影响,乐安江水体NO-N、NH-N和TOC浓度枯水期高于丰水期。在空间分布上,受中下游矿山和农业活动的影响,NO-N、NH-N浓度下游显著(pCu>As>Cr>Pb>Cd。在时间分布上,Cr、Cu、Zn、Cd和Pb含量在枯水期要显著(p浮游细菌群落丰富度和多样性在丰水期均高于枯水期,丰富度随流向逐渐升高,多样性下游最高,中游最低。(5)枯水期丰度最高的门分类浮游细菌是Proteobacteria,其次是Bacteroidetes和Actinobacteria,枯水期Proteobacteria中下游显著高于上游,Bacteroidetes中下游显著低于上游,Actinobacteria上游显著高于中下游。丰水期丰度最高的细菌门类是Actinobacteria,其次是Proteobacteria和Cyanobacteria,丰水期Actinobacteria丰度先降低后升高,中游丰度显著低于下游,其他河段无显著差异,Proteobacteria丰度随流向逐渐降低,Cyanobacteria丰度中游最高,并且显著高于下游地区。(6)乐安江非淡水细菌在丰水期平均所占的比例为62.94%要显著高于枯水期49.33%(p=0.001)。从上游到下游持续受到沿岸人类活动影响,枯水期非淡水细菌丰度大致随流向逐渐升高。丰水期非淡水细菌中游所占的比例最大,其次是上游,下游最低。(7)NO-N是与浮游细菌群落相关性最高的水化学指标,干流长度是与浮游细菌群落相关性最高的空间距离指标。水化学和空间距离与乐安江浮游细菌群落均有显著相关性。水化学对浮游细菌群落的影响要大于空间距离,其中水化学单独解释了54%(枯水期)和51%(丰水期)的方差变异,空间距离单独解释了仅2%(枯水期)和12%(丰水期),由水化学和空间距离共同解释了28%(枯水期)和丰水期20%(丰水期)的方差变异。

关键词：乐安江高通量测序水化学空间距离浮游细菌群落