基于pufM基因的乌梁素海好氧不产氧光合细菌系统发育多样性分析

论文摘要

乌梁素海是我国最大的典型草原湖泊。近年来,由于管理不善,乌梁素海的富营养化污染非常严重。好氧不产氧光合细菌（ Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria, AAPB ）是生态环境中一个重要的功能类群,它们在C、N、P、S循环中起到关键的作用。因此,对乌梁素海中的AAPB多样性进行研究,对阐明该菌在乌梁素海富营养化污染中的作用及在此基础上的污染治理具有重要意义。本文以乌梁素海富营养化程度最高的红圪卜湖区及较低的小口湖区的水体及沉积物为研究对象,利用编码光反应复合中心小亚基的pufM基因,通过构建克隆文库,来研究AAPB的生态分布及其系统发育多样性。结果表明,乌梁素海的AAPB有很高的多样性,平均为2.423,与我们之前所发现的同一湖区总细菌多样性较低形成鲜明对比。这表明AAPB可能在富营养化湖泊生态系统的维持和稳定中有重要作用。在它们构成的群落结构中,γ-Proteobacteria占到了很高的比例,占整个群落结构的32.9%;β-Proteobacteria也表现出了较高优势,占到13%。在低盐的乌梁素海环境中出现高比例的γ-Proteobacteria,之前并未见类似报道。此外,乌梁素海还存在着大量不可培养类群,占到44.9%,并且还存在一些可能是富营养化湖泊特有的AAPB。但是,AAPB的多样性与环境营养程度没有明显的相关性,这可能与它们受pH值、光照强度、紫外光辐射度等多种环境因子的影响有关。与乌梁素海水体相比,沉积物中AAPB在多样性、丰度及优势菌群上均表现出了较高的优势。本研究初步分析了乌梁素海富营养化程度较高及较低的湖区AAPB在不同时间和空间上的分布及其系统发育多样性,为阐明AAPB在乌梁素海富营养化污染中的作用及在此基础上的污染治理奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 好氧不产氧光合细菌
• 1.1.1 AAPB 的生理与生化特性
• 1.1.2 AAPB 的起源、系统发育与分类
• 1.1.3 AAPB 的生态分布以及生态功能
• 1.2 微生物多样性的研究方法
• 1.2.1 非分子生物学方法
• 1.2.2 分子生物学方法
• 1.3 研究目的、意义及内容
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 样品采集与处理
• 2.1.2 主要试剂与试剂盒
• 2.1.3 主要仪器
• 2.1.4 引物
• 2.1.5 序列分析工具和软件
• 2.1.6 培养基配方
• 2.1.7 主要溶液
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 环境参数的测定
• 2.2.2 样品总DNA 的提取
• 2.2.3 构建pufM 克隆文库的PCR 反应
• 2.2.4 PCR 产物回收
• 2.2.5 连接反应
• 2.2.6 感受态细胞的制备
• 2.2.7 连接产物的转化
• 2.2.8 阳性克隆子鉴定
• 2.2.9 测序与系统发育分析
• 2.2.10 多样性指数分析
• 3 结果与分析
• 3.1 乌梁素海环境参数
• 3.2 环境样品 DNA（水体和沉积物）的提取
• 3.3 pufM 序列扩增
• 3.4 pufM 克隆文库的构建和分析
• 3.5 多样性指数分析及文库间相似性分析
• 3.5.1 多样性指数分析
• 3.5.2 文库间相似性分析
• 3.6 乌梁素海 AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.1 7 月 HGB 位点水体（07-H-W）AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.2 7 月 XK 位点水体（07-X-W）AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.3 7 月 HGB 位点沉积物（07-H-S）AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.4 7 月 XK 位点沉积物（07-X-S）AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.5 11 月 HGB 位点水体（11-H-W）AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.6 11 月 XK 位点水体（11-X-W）AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.7 11 月 HGB 位点沉积物（11-H-S）AAPB 系统发育多样性分析
• 3.6.8 11 月 XK 位点沉积物（11-X-S）AAPB 系统发育多样性分析
• 4 结论与讨论
• 4.1 乌梁素海 AAPB 多样性及其与环境的关系
• 4.2 乌梁素海 AAPB 类群及其与环境的关系
• 4.3 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介