青藏高原及其毗邻地区不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌多样性研究

论文摘要

冰川微生物主要来源于各种气溶胶和粉尘颗粒,大气中的微生物随大气环流通过干湿沉降到冰川生态系统。因此,冰川微生物和其它环境因子（微粒含量、主要离子浓度等）受相似的气候环境因素（如：大气环流、温度、湿度、风速、干湿沉降等）影响。目前对冰雪微生物的研究多集中于细菌群落结构及可培养细菌多样性及其与环境因子之间的关系,而对于冰雪中可培养酵母菌多样性的研究较少。对不同气候条件下,不同类型冰川雪坑中可培养酵母菌多样性的对比性研究更少。本研究以青藏高原及其毗邻地区不同空间八个冰川雪坑样品为材料,采用传统恢复培养的方法以及26S rRNA基因Dl/D2区和部分ITS1、ITS2分子鉴定的方法,对八个不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌多样性进行研究,旨在比较不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌数量及其多样性差异。结果如下：一、不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌数量变化：不同冰川雪坑中可培养酵母菌数量在1-463CFU ml-1之间,最高值均在雪坑的粗粒雪夹冰层或冰层附近。天山1号冰川雪坑中可培养酵母菌数量最高,为79±170CFU ml-1;玉龙雪山白水一号冰川雪坑中可培养酵母菌数量最低,为1±1CFU m1-1。不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌数量变化与雪坑中Ca2+浓度、Mg2+浓度以及微粒含量呈现相同的变化趋势,即北高南低。二、不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌多样性变化：1、八个不同空间冰川雪坑中共得到1916株可培养酵母菌株,采用传统的形态分类鉴定与分子生物学相结合的方法,将这些菌株划分为16个属49种不同的酵母菌。分别为Basidiomycota spp., Bensingtomia spp., Cryptococcus spp., Dioszegia spp., Filobasidium spp., Leucosporidium spp., Mrakia spp., Mrakiella spp., Rhodotorula spp., Sporobolomyces spp., Aureobasidium spp., Candida spp., Collophora spp., Conizyma spp., Lecythophora spp., Phaeococcomyces spp等属。与其他低温环境中结果一致,Basidiomycota门酵母菌占绝对优势（95%）,远高于Ascomycota门。其中,Cryptococcus spp为优势属,占54%；Rhodotorula spp.、 Dioszegia spp次之,分别占17%、12.0%。其他可培养酵母菌数量较低,在所有菌株中所占比例均低于10%。2、不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌多样性呈现北高南低,并且可培养酵母菌的优势种属有较大差异。北方冰川雪坑中可培养酵母菌种多样性高于中部冰川雪坑,中部冰川雪坑中可培养酵母菌多样性高于南部冰川雪坑。北部、中部、南部冰川雪坑中优势酵母菌明显不同。木斯岛冰川、天山1号冰川雪坑、老虎沟12号冰川及慕士塔格四个冰川雪坑中优势种为：Rhodotorula sp.1, Cryptococcus tephrensis, Basidiomycota sp.1,Dioszegia hungarica, Dioszegia fristingensis, Rhodotorula psychrophenolica;果曲冰川及扎当冰川两个雪坑中优势种分别为：Cryptococcus albidosimilis,Mrakiella sp.1,Cryptococcus victoriae;而德木拉冰川及玉龙雪山白水1号冰川两个雪坑中优势种一样,为Cryptococcus victoriae o北部雪坑中特有的可培养酵母菌种属高于中部,中部高于南部。尽管各雪坑中常见酵母菌属一样,均为Cryptococcus spp., Rhodotorula spp., Dioszegia spp.属不同种酵母菌,但不同优势的酵母菌属在北部、中部、南部雪坑样品中所占比例差异较大。北部四个雪坑中Rhodotorula spp.属可培养酵母菌数量最多,而中部和南部冰川雪坑中Cryptococcus spp属占优势。可培养酵母菌最适生长温度分析显示,不同冰川雪坑中可培养酵母菌最适温度存在着明显的变化规律,总体上为北部冰川雪坑中耐冷的可培养酵母菌明显多于中部和南部。三、温度对冰川雪坑中可培养酵母菌数量和多样性的影响：1、对扎当冰川两个不同雪坑温度样品分析结果显示,ZD-1可培养酵母菌数量介于1-463CFU ml-1之间,均值为85±41CFU ml-1,比ZD-2雪坑中的高一个数量级（5±10CFU ml-1）,由于ZD-1冰川雪坑原位温度高于0℃,从而造成了酵母菌繁殖。结果表明,冰川雪坑中原位温度是影响可培养酵母菌数量的主要因素。2、ZD-1冰川雪坑中可培养酵母菌多样性高于ZD-2,实验结果显示,ZD-1冰川雪坑中可培养酵母菌种水平和属水平多样性均高于ZD-2。ZD-1雪坑分离出的8种可培养酵母菌分别隶属于4种不同的属,而ZD-2雪坑中分离出的4种可培养酵母菌均属于同一个属,即Cryptococcus spp.。两个雪坑共有种仅有2种,即Cryptococcus adeliensis和Cryptococcus victoriae,这两种共有种在ZD-1雪坑中的数量均比ZD-2中高两个数量级。结果表明,冰川雪坑中原位温度是影响可培养酵母菌多样性的主要因素。综上所述,青藏高原及其毗邻地区不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌数量和多样性均呈北高南低的变化趋势,同时数量变化与粉尘含量替代指标Ca2+浓度、Mg2+浓度和微粒含量均值的变化趋势相同,主要原因为局地气候条件和大气环流对微生物源区及传输途径的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 冰雪微生物研究进展
• 1.1.1 影响冰雪环境中微生物数量变化的因素
• 1.1.2 冰雪中细菌多样性的研究进展
• 1.2 低温环境中酵母菌多样性研究
• 1.2.1 冰雪环境中酵母菌数量
• 1.2.2 冰雪环境中酵母菌多样性的研究进展
• 1.2.3 其他极端环境中酵母菌多样性特点
• 1.2.4 嗜冷微生物的嗜冷机制
• 1.2.5 极端环境中酵母菌的潜在应用价值
• 1.3 本研究的意义
• 第二章 材料方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 阿尔泰山木斯岛冰川
• 2.1.2 天山乌鲁木齐河源1号冰川
• 2.1.3 老虎沟12号冰川
• 2.1.4 帕米尔高原慕士塔格冰川
• 2.1.5 唐古拉山脉各拉丹东峰果曲冰川
• 2.1.6 念青唐古拉山扎当冰川
• 2.1.7 帕龙藏布德木拉冰川
• 2.1.8 玉龙雪山白水1号冰川
• 2.2 雪坑样品采集及测试方法
• 2.2.1 雪坑样品采集
• 2.2.2 雪样理化性质分析
• 2.3 雪样中可培养酵母菌的恢复培养及鉴定
• 2.3.1 雪样中可培养酵母菌的恢复培养及数量分析
• 2.3.2 可培养酵母菌DNA的提取
• 2.3.3 可培养酵母菌的分子鉴定
• 2.4 温度对可培养酵母菌生长的影响
• 2.5 基因序列的比较分析及系统进化树构建
• 第三章 结果
• 3.1 不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌数量变化
• 3.2 不同空间冰川雪坑可培养酵母菌多样性差异及特点
• 3.2.1 不同空间冰川雪坑可培养酵母菌多样性
• 3.2.2 不同空间（北部,中部,南部）冰川雪坑中可培养酵母菌多样性差异
• 3.2.3 不同地理位置冰川雪坑中可培养酵母菌种多样性差异
• 3.3 温度对冰川雪坑中可培养酵母菌数量和多样性的影响
• 3.3.1 温度对冰川雪坑中可培养酵母菌数量的影响
• 3.3.2 温度对扎当冰川雪坑可培养酵母菌多样性的影响
• 3.4 不同冰川雪坑中可培养酵母菌温度适应性分析
• 第四章 讨论
• 4.1 不同空间冰川雪坑中可培养酵母菌数量及其与环境的关系
• 4.2 青藏高原及其毗邻地区冰川雪坑中可培养酵母菌多样性
• 4.2.1 青藏高原及其毗邻地区冰川雪坑中可培养酵母菌多样性共性
• 4.2.2 不同地理位置（北方,中部,南方）冰川雪坑中可培养酵母菌多样性差异及其影响因素
• 4.3 温度对冰川雪坑中可培养酵母菌数量和多样性的影响
• 4.4 青藏高原及其毗邻地区冰川雪坑中可培养酵母菌多样性与其他低温生物圈相同点
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在读期间科研成果
• 致谢