珠江广州城市河段水质和微生物多样性特征

论文摘要

本文对珠江广州城市河段主要水质和微生物指标进行了为期两周年（2009年1月-2010年12月）的监测和分析。主要结果如下：1)广州城市河段3站点（中大码头、二沙岛和鱼珠码头）的监测结果表明,3站点水温平均值分别为22.06±5.65℃,19.88±4.23℃和21.30±5.00℃；pH分别为7.43±0.29,7.50±0.22和7.37±0.30；盐度分别为0.30±0.14,0.25±0.17和0.34±0.24：透明度分别为0.36±0.14 m,0.38±0.11 m和0.30±0.09 m：叶绿素α浓度平均值分别为76.31±48.13,46.6±28.21和52.79±31.82μg/L；总氮分别为8.33±3.02,7.04±5.21和8.78±4.84 mg/L；总磷分别为0.50±0.35,0.53±0.40和0.56±0.28 mg/L。3站点总氮和总磷周年平均浓度均超过地表水V类标准（总氮≤2.0mg/L,总磷≤0.4mg/L）。2)运用传统微生物分析方法分析了广州城市河段微生物多样性特征。3站点微生物丰度较高,细菌总数和可培养细菌的丰度分别在3.30×105～5.23×106个/mL和1.3×103～8.7×105cfu/mL范围内,大肠菌群和粪大肠菌群丰度在1.1×102～1.6×104个/mL和90～9.2×103个/mL范围内。比对地表水评价标准,粪大肠菌群丰度均超过地表水V类水标准（≤40000个/L）3)优化了河流水样PCR-DGGE检测体系,有效提高电泳图谱效果。采用优化后条件分析了广州城市河段微生物DNA指纹结构的时空分布。对2010年7-12月样品进行分析,引物357f/518r,357f/907r和968f/1401r分别得到特征谱带最多为22条、6条和26条。三组引物均能得到明显的特征谱带,其中357f/518r分辨率最高,968f/1401r得到的特征谱带最多。4)应用Quantity One软件对DGGE图谱进行了相似度、丰富度和香浓威尔多样性指数分析,三组引物得到的微生物群落组成时空分布相似度均较高,引物357f/518r和968f/1401r丰富度和香浓威尔多样性指数较引物357f/907r高。5)微生物指标与一些理化环境变化相关性显著。在中大码头,大肠菌群与盐度显著正相关（P<0.05）；粪大肠菌群与盐度极显著正相关（P<0.01）,与总氮显著正相关（P<0.05）。在二沙岛,细菌总数与盐度极显著正相关（P<0.01）,与总氮、总磷显著正相关（P<0.05）。在鱼珠码头,粪大肠菌群与盐度显著正相关（P<0.05）；大肠菌群与总氮显著正相关（P<0.05）。DGGE图谱中条带数除与水温、盐度和pH外与其他理化指标无显著相关性。6)主成分分析（PCA）结果显示,所选理化指标基本涵盖了与细菌种群相关性较高的大部分环境因素信息。环境指标相关性较高,3站点均提取三个主成分,累计贡献率分别为81.86%、80.09%和71.32%,结果显示水温、总氮、总磷、叶绿素α、盐度、pH和透明度对广州城市河段细菌群落结构变化有重要影响。7)对DGGE图谱进行聚类分析和多维尺度分析（MDS）,结果显示广州河段微生物群落组成相似度较高。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 河流微生物多样性研究进展
• 1.1.1 河流微生物多样性研究的重要性
• 1.1.2 河流微生物多样性研究现状与进展
• 1.2 常用微生物多样性分析方法
• 1.2.1 微生物多样性的传统研究方法
• 1.2.2 分子生物学方法
• 1.3 PCR-DGGE在河流微生物生态研究中的应用
• 1.3.1 DGGE基本原理
• 1.3.2 DGGE图谱分析
• 1.3.3 DGGE技术在河流微生物多样性研究中的应用
• 1.3.4 DGGE技术的局限性和改进
• 1.4 DGGE分析方法与不同分子生物学方法的结合运用
• 1.5 目的及意义
• 1.6 研究内容
• 2 珠江广州城市河段水质特征研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 采样点设置与样品采集方法
• 2.1.2 水质指标分析
• 2.1.3 数据分析
• 2.2 结果
• 2.2.1 水温、pH、盐度和透明度周年变化
• 2.2.2 叶绿素α、总氮和总磷周年变化
• 2.2.3 环境因子主成分分析
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 3 运用常规方法监测珠江广州城市河段微生物群落特征
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 样品采集方法
• 3.1.2 微生物常规指标监测方法
• 3.1.3 主要试剂和仪器
• 3.1.4 数据分析
• 3.2 结果
• 3.2.1 细菌总数周年变化
• 3.2.2 可培养细菌丰度周年变化
• 3.2.3 大肠菌群丰度周年变化
• 3.2.4 粪大肠菌群丰度周年变化
• 3.2.5 微生物丰度与理化指标相互关系
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 4 用PCR-DGGE研究珠江广州城市河段微生物群落特征
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 样品采集方法
• 4.1.2 主要试剂和仪器
• 4.1.3 宏基因组DNA的提取
• 4.1.4 PCR条件的优化
• 4.1.5 DGGE操作步骤
• 4.1.6 DGGE图谱分析
• 4.2 结果
• 4.2.1 总DNA提取结果
• 4.2.2 PCR条件优化的结果
• 4.2.3 DGGE指纹图谱结果
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 5 主要结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢