摘要深入了解微生物群落的分布及其构建机制是理解和预测生态系统对外界变化进行响应的重要内容。本研究通过调查博斯腾湖流域不同生态系统,包括土壤、河流以及湖泊中的微生物群落组成和结构,及其主要驱动因子和生态过程,深入分析了微生物群落的构建机制。同时,本研究还比较了不同生态系统中的微生物群落的分子生态网络,为进一步阐述细菌群落的构建特征提供新的视角。最后,本研究还利用盐度作为胁迫因子,深入探讨了细菌群落对成化-淡化过程的响应,尤其是其恢复过程。主要结论如下:<br> 在土壤生态系统中,在门水平上,细菌群落中的优势种主要为绿弯菌门(Chloroflexi)、浮霉菌(Planctomycetes)、变形菌(Proteobacteria)、酸杆菌(Acidobacteria)以及放线菌(Actinobacteria)。在纲的水平上,酸杆菌纲(Acidobacteria)是最为主要的优势种;其次为放线菌纲(Actinobacteria)以及酸微菌纲(Acidimicrobiia)。在门的水平上,古菌群落中的优势种为奇古菌(Thaumarchaeota)以及广古菌(Euryarchaeota)。在纲的水平上,嗜盐菌(Halobacteria)是最为主要的优势种,其次为Soil Crenarchaeotic Group。细菌群落主要受到环境因子的影响,它们解释了28.30%的细菌群落变异;地理空间尺度与细菌群落之间无显著关系,它们仅解释了细菌群落变异的0.01%。与此类似的是,古菌群落主要也是受环境因子的影响,它们解释了20.03%的古菌群落变异,地理空间尺度也仅解释了0.08%。在环境因子中,TOC和TP与细菌群落之间呈现的关系十分显著;而古菌群落仅与TOC之间关系显著。<br> 在河流生态系统中,细菌群落与古菌群落之间具有显著的差异。具体地说,细菌群落的组成和多样性在水体中呈现出连续的变化特征,而古菌群落则较为稳定;细菌群落在开都河中一方面受到了环境因子的影响,其中温度与细菌群落之间的关系极为显著;另一方面,细菌群落在开都河中还受到了地理距离的影响,呈现了明显的地理距离衰减格局;在沿着开都河水流方向,细菌群落中第一优势种Limnohabitans的相对丰度从24.6%逐渐下降至7.9%,而稀有种的相对丰度则从23.3%上升至37.2%。最后,厌氧甲烷古菌是古菌群落中最重要的优势种,譬如,甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷丝菌属(Methanosaeta)。这说明厌氧甲烷古菌可以在氧气充足的环境中存在。本次调查中,古菌群落与我们所监测的环境因子以及地理空间距离关系并不显著。<br> 在湖泊生态系统中,细菌群落主要受到了环境因子以及地理空间尺度的影响。环境因子单独解释了细菌群落变异的2.77%;空间距离尺度解释了4.81%,二者共同解释了30.65%。这说明了物种筛选机制及扩散过程在细菌群落的构建中发挥了重要作用;其中在环境因子中,盐度与细菌群落之间的关系十分显著。这说明近年来博斯腾湖的水量失衡情况仍在持续,导致咸化过程对细菌群落的影响。同时,本研究结果还发现了pH与博斯腾湖中细菌群落之间关系也十分显著;疣微菌门(Verrucomicrobia,58.16%)是博斯腾湖中最为优势的类群,其次为变形菌门Proteobacteria,11.94%);在纲水平上,α变形菌(Alphaproteobacteria)和浮霉菌是优势类群。<br> 通过不同生态系统中微生物群落分子生态网络的比较,本研究结果显示巴音布鲁克土壤中细菌群落的生态网络最为庞大,其次为河流生态系统,最后湖泊生态系统的最为紧密。这可能主要是由于在土壤中,物质交换和细菌群落交流的限制导致微环境中生态位分化加剧,从而使得细菌群落之间的联系不足。在湖泊中,其周边环境的异质性要远远大于河流,这使得湖泊生态系统中物质交换更复杂。同时,博斯腾湖还是开都河的受纳水体。在这种情况下,开都河中的细菌群落汇集进入博斯腾湖,使得博斯腾湖中细菌之间的相互关系更为紧密。因此,这造成了搏斯腾湖中细菌群落的分子网络更为紧密。<br> 通过利用盐度作为胁迫因子,研究细菌群落的恢复过程。结果显示,当细菌群落经历了咸化和淡化过程后,其组成和结构均未恢复至初始状态。在咸化过程中,盐度能够解释细菌群落变异的60.9%;而在淡化过程中,盐度仅能解释群落变异的31.0%;在淡水和微咸水环境中,β变形菌是主要的细菌类群;而在高浓度盐水中,α变形菌和γ变形菌则成为了最主要的细菌类群。在淡化过程中,β变形菌的相对丰度虽然有所上升,却并未重新成为第一优势种。相反,α变形菌的相对丰度持续上升并成为第一优势种。另一方面,在咸化过程中,α多样性在中度盐度(3‰)条件下达到最大值。但是在淡化过程中,α多样性并未表现出对称性的变化过程;基因预测的结果表明:在咸化过程中,与DNA修复和渗透压管理相关的功能基因数量出现了显著的下降;可是在淡化过程中,这些功能基因的数量并未恢复至初始状态。这说明部分细菌种群无法从休眠状态中苏醒,因此,这可能是细菌群落在经历了咸化-淡化过程后无法恢复至原始状态的重要原因。
更多相关知识
- 浏览0
- 被引1
- 下载0
相似文献
- 中文期刊
- 外文期刊
- 学位论文
- 会议论文