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长江口及其邻近海域微生物的多样性和生态分布特征研究

作　者: 张东声
导　师: 吴敏
学　校: 浙江大学
专　业: 微生物
关键词: 长江口 细菌丰度 病毒丰度 细菌多样性 生态环境特征 新种 多相分类
分类号: Q938.8
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


长江是我国流入东海的最大河流,平均年入海径流量为9.28×1011m3,占流入东海总径流量的84.4%,其中75%的径流量在4-9月丰水期时注入东海,并向东呈扇形扩展。长江口及其邻近海域在长江巨量径流、复杂流系结构和特殊的地形的共同影响下呈现出独特的“冲淡水转向”、“上升流”、“锋面迁移”等诸多现象,这些海流和水团又直接或间接的影响该海域温度、盐度、营养盐等理化因子,形成独特的生态环境特征。微生物即是生产者又是分解者,在海洋生态系统扮演重要角色,在生物地球化学循环中也具有重要意义。本论文针对长江口海域这一典型的河口生态系统,将微生物学、分子生物学和生态学等研究手段相结合,研究该海域微生物的时空分布规律、多样性,并根据多项分类学原则对具有代表性的微生物菌种进行详细研究。首先,长江口及其邻近海域水体细菌丰度具有明显的季节变化,平均丰度为春季>秋季>夏季>冬季。各个季节细菌丰度呈现出不同的水平和垂直分布特征：水平方面,春、秋季由长江口向外海逐渐升高,夏季南北两侧细菌丰度较高、中部海区较低,且底层具有大面积的低值区,冬季细菌丰度高值区位于舟山群岛东北；垂直方面、春季、秋季和冬季细菌丰度垂直分布较均匀,而夏季层化现象明显。病毒丰度也具有明显的季节变化,但各个水深的季节变化并不一致,病毒的水平特征为春、秋季由河口向外海升高,夏、冬季由河口向外海降低,垂直分布与细菌一致。从各环境因子与细菌、病毒的相关分析来看,温度、溶解氧和营养盐等环境因子与细菌丰度均没有明显的相关性,盐度在春季和秋季与细菌丰度之间呈显著正相关,可能对细菌分布有一定影响。此外病毒与细菌具有极其显著的正相关性,细菌丰度对病毒丰度可能有较强的影响。沉积物细菌丰度的季节变化为秋季>春季>夏季>冬季,水平分布方面春、冬季河口近岸区较高,夏、秋季外海陆架区较高。沉积物中的有机物含量和沉积物底质是影响细菌丰度的主要原因。其次,长江口及其邻近海域沉积物中的细菌具有较高的多样性,16SrRNA基因分析表明主要包括变形菌(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)和热袍菌门(Thermotogae),变形菌是该海域沉积物细菌的优势类群。不同环境沉积物细菌的多样性和群落结构有明显差异,长江河口内以陆源或淡水生境的细菌种类为主,东海陆架区则以海洋环境的种类为主,长江口门区则同时包含了海-陆(咸-淡水)两类环境的细菌16SrRNA基因序列。最后,从浙江近海沉积物中分离到两株嗜盐疑似新种Y215T和Y226T,并进行了多相分类学研究。结果表明,这两株菌株细菌为革兰氏阴性细菌,无鞭毛,在不同的培养条件下表现出不同的形态特征,主要脂肪酸成分分别为菌株Y215T：iso-C15：0,iso-C17：1ω9C,iso-C17：0,iso-C11：03-OH,C16：0,iso-C11：0和C18：1ω7c；菌株Y226T：iso-C15：0,iso-C11：03-OH,iso-C17：1ω9c,iso-C11：0和iso-C17：0；G+C mol%分别为54%和56.7%,与16S rRNA基因相似性最高的标准菌株杂交复兴率均显著低于70%这一微生物新种准则,系统发育分析则显示在Microbulbifer世系中分别处于不同的分支上。建议定义上述两株菌株为产微球茎菌属(Microbulbifer)的两个新的分类单元,命名为：海洋微球茎菌Microbulbifer marinus (ma.ri’nus. L. masc. adj. marinus, of the sea, marine)和乐清湾微球茎菌Microbulbifer yueqingensis (yue.qin.gen’sis. N.L. masc. adj. yueqingensis, belonging to Yueqing bay, the Chinese name of the Yueqing bay).

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-15
第一章 ：绪论  15-42
  1. 海洋微生物多样性的研究进展  15-17
    1.1 海洋微生物的物种多样性  15-16
    1.2 海洋微生物的代谢多样性  16-17
    1.3 海洋微生物的遗传多样性  17
  2. 海洋微生物的生态学意义  17-27
    2.1 海洋光合异养微生物的生态作用  18-20
      2.1.1 光合异养蓝细菌  18-19
      2.1.2 耗氧不产氧细菌  19
      2.1.3 含视紫质细菌  19-20
    2.2 海洋微微型真核生物的生态作用  20-21
    2.3 海洋细菌与有机物的相互作用  21-22
    2.4 海洋异养细菌的呼吸作用  22-23
    2.5 海洋细菌的动力学与环境因子的关系  23-26
      2.5.1 溶解有机物(DOM)  24
      2.5.2 无机营养盐  24-25
      2.5.3 痕量元素  25-26
    2.6 海洋病毒对微生物过程的影响和作用  26-27
      2.6.1. 病毒在海洋生态系统中的作用  26-27
      2.6.2. 海洋病毒对细菌多样性的影响  27
  3. 长江口及其邻近海域微生物的研究进展  27-33
    3.1 长江口及其邻近海域的生态特征  27-30
      3.1.1 水文特征  28-29
      3.1.2 化学特征  29-30
    3.2 长江口及其邻近海域的微生物研究现状  30-33
      3.2.1 长江口及其邻近海域的微生物数量  31-32
      3.2.2 长江口及其邻近海域的微生物多样性  32-33
  4. 本论文的研究内容和意义  33-34
  参考文献  34-42
第二章 ：长江口及其邻近海域细菌、病毒的分布特征及其与环境因子的关系  42-82
  1. 材料与方法  42-45
    1.1 样品采集  42-43
    1.2 水体细菌总数直接计数  43-44
    1.3 水体病毒总数直接计数  44-45
    1.4 沉积物可培养异养细菌培养计数  45
    1.5 环境参数测定  45
  2. 实验结果  45-68
    2.1 长江口及其邻近海域的基本环境特征  45-55
      2.1.1 水文特征  45-51
      2.1.2 化学特征  51-55
    2.2 水体细菌数量的时空分布  55-60
      2.2.1 表层细菌的水平分布和季节变化  55
      2.2.2 10m层细菌的水平分布和季节变化  55-59
      2.2.3 底层细菌的水平分布和季节变化  59
      2.2.4 水体细菌的垂直分布  59-60
    2.3 水体病毒数量的时空分布  60-66
      2.3.1 表层病毒的水平分布和季节变化  60-61
      2.3.2 10m层病毒的水平分布和季节变化  61
      2.3.3 底层病毒的水平分布和季节变化  61-62
      2.3.4 水体病毒的垂直分布  62-66
    2.4 沉积物细菌数量的时空分布  66-68
  3. 讨论  68-79
    3.1 长江口海域细菌的时空变化以及与其它海洋环境的比较  68-70
    3.2 环境因子对长江口及其邻近海域浮游细菌分布的影响  70-77
      3.2.1 温度  70
      3.2.2 盐度  70-71
      3.2.3 溶解氧  71
      3.2.4 营养盐  71-77
    3.3 病毒与细菌的关系  77-78
    3.4 环境对沉积物细菌分布的影响  78-79
  4. 小结  79-80
    4.1 水体细菌丰度的时空分布特征  79
    4.2 水体病毒丰度的时空分布特征  79
    4.3 沉积物细菌丰度的时空分布特征  79-80
  参考文献  80-82
第三章 ：长江口及其邻近海域沉积物细菌的多样性研究  82-104
  1. 材料与方法  82-85
    1.1 样品采集  82
    1.2 环境样品总DNA的提取  82-83
    1.3 目的基因的PCR  83-84
    1.4 克隆文库的构建  84-85
      1.4.1 割胶回收产物与T载体连接  84
      1.4.2 感受态细胞的制备  84
      1.4.3 质粒重组子的转化  84
      1.4.4 蓝白斑筛选  84
      1.4.5 质粒DNA的小量制备  84
      1.4.6 测序  84-85
    1.5 基因文库的分析  85
    1.6 16S rRNA基因文库的分析  85
  2. 实验结果  85-97
    2.1 采样站位的环境背景  85-86
    2.2 16S rRNA基因文库的构建  86
    2.3 沉积物细菌的群落结构  86-89
    2.4 沉积物细菌的多样性  89-97
      2.4.1 变形菌门  89-90
      2.4.2 酸杆菌门  90
      2.4.3 硬壁菌门、拟杆菌门和硝化螺旋菌门  90-97
      2.4.4 其它类群  97
  3. 讨论  97-98
  4. 小结  98-99
  参考文献  99-104
第四章 ：浙江近海沉积环境中海洋细菌的多相分类学研究  104-128
  1. 材料与方法  105-114
    1.1 样品的采集  105
    1.2 菌株的分离与培养  105-106
      1.2.1 培养基  105-106
      1.2.2 菌株的分离和纯化  106
    1.3 Microbulbifer菌的多相分类学研究  106-114
      1.3.1 形态特征  107
      1.3.2 生长限制因子  107-108
      1.3.3 生理生化特征  108-111
      1.3.4 化学特征  111
      1.3.5 遗传特征  111-114
  2. 实验结果  114-123
    2.1 表型特征  114-119
      2.1.1 细胞形态和生长限制因子  114-115
      2.1.2 生理生化特征  115-119
    2.2 化学分类特征  119
      2.2.1 全细胞脂肪酸  119
      2.2.2 极性脂  119
      2.2.3 呼吸醌  119
    2.3 遗传特征  119-123
      2.3.1 16S rRNA基因和系统发育分析  119-123
      2.3.2 基因组的DNA G+C含量和DNA-DNA同源性  123
  3. 讨论  123-124
  4. 新种描述  124-126
  参考文献  126-128
本论文主要结论与展望  128-130
攻读博士学位期间论文发表情况  130-131
致谢  131

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  21. 中国蚤蝇属分类研究（双翅目：蚤蝇科）,Q969

中图分类: > 生物科学 > 微生物学 > 微生物生态学和地区分布 > 水生微生物学
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