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学科主题: 地理学::自然地理学
题名: 青藏高原纳木错湖水中细菌的时空分布特征及生态学研究
作者: 刘晓波
答辩日期: 2010-06-18
导师: 姚檀栋 ; 刘勇勤
专业: 自然地理学
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
学位: 博士
关键词: 青藏高原 ; 纳木错 ; 16S rRNA ; 克隆文库 ; 细菌数量 ; 群落多样性 ; 细菌培养
摘要: 微生物是湖泊生态系统中数量最大、种类最多的种群,在湖泊中占有重要的位置。它们通过“微生物链”的作用,在营养物质和元素等的生物地球化学循环中起着举足轻重的作用。青藏高原高海拔湖泊中的微生物不仅是极端环境下生物生态研究的重点,也是研究全球气候变暖背景下微生物对气候环境变化响应的重要方面。本研究通过流式细胞技术,建立细菌163rRNA基因文库已经细菌培养的方法,研究了青藏高原纳木错环湖不同点,不同水深以及不同季节湖水中细菌的数量及多样性,揭示了纳木错高海拔湖泊环境中细菌的特征。通过对环湖不同点研究,揭示纳木错南北岸不同点湖水中细菌数量在0.08×106/毫升至1.6×106/毫升之间。位于北岸的养点NH4处细菌数量最多,而位于南岸的样点NH2处的细菌数量最少。纳木错湖水细菌数量与叶绿素a的浓度正相关,与可溶性有机碳和总氮无关,但与微量元素有很好的相关性。纳木错环湖3个点的湖水样品中细菌16S rRNA基因克隆文库结果表明,湖水中细菌分别属于Alpha-,Beta-,Gamma-,Delta-,Epsilon-Proteobacteria,Actinobacteria,Bacteroidetes,Cyanobacteria,Firmicutes,Acidobacteria,Planctomycetes,Verrucomicrobia,OD1,以及未分类,其中Beta- Proteobacteria是优势种群,占总克隆数的30.2%。纳木错不同季节湖水中细菌的数量呈现出与湖水温度相关的季节变化(r=0.88,p<0.001,n=18 ),而与可溶性有机碳无关。在不同季节的4个细菌16S rRNA基因文库(2005年12月,2005-Dec;2006年1月,2006-Jan;2006年5月,2006-May;以及2006年6月,2006-Jun)中都有Alpha-,Beta-,Gamma- Proteobacteria,Actinobacteria,Bacteroidetes,以及Cyanobacteria类细菌,但不同季节具有不同的优势种群。Bacteroidetes,Actinobacteria,Cyanobacteria,以及Beta- Proteobacteria分别在2005-Dec,2006-Jan,2006-May以及2006-Jun文库中占优势,分别占总克隆的47.4%,55.6%,43.8%,64.8%。在纳木错不同水深湖水中,细菌数量与温度关系密切,除在20m处温跃层附近细菌数量有变化外,其他深度细菌数量变化不大。通过对8m和90m两个水深的细菌16S rRNA文库分析表明,8m处细菌的多样性少于80m处。虽然各类细菌在文库中占的百分比不同,但在两个文库中相同的优势种群都是Bacteroidetes(分别占37%和53%)和Cyanobacteria(分别占29%和18%)。Beta- Proteobacteria随着深度的增加相对数量减少,而Actinobacteria随着深度的增加相对数量增加。通过对纳木错不同点不同深度湖水进行细菌分离和培养,得到细菌85株,其中具有颜色的细菌较多,这可能是由于高海拔湖泊中紫外辐射较多,细菌自动形成的一种自我保护的机制。按颜色和菌落大小分类,选取代表性菌株测序,共得到21个不同的序列。分别属于Alpha-,Beta-,Gamma-Proteobacteria,Actinobacteria,Bacteroidetes和Firmicutes共六个类群。其中Gamma-Proteobacteria最多,占37%。这些细菌序列大多数的相似序列来源于淡水环境或者寒冷环境。通过可培养细菌的生理实验发现,纳木错大多数细菌都不能够在37℃下生存,而在4℃下生长良好,说明纳木错分离的细菌多数属于嗜冷或者耐冷的细菌。
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.itpcas.ac.cn/handle/131C11/1325
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刘晓波.青藏高原纳木错湖水中细菌的时空分布特征及生态学研究[博士].北京.中国科学院研究生院.2010
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