北极黄河站邻近海域微生物群落结构和功能分析

北极黄河站邻近海域微生物群落结构和功能分析

论文摘要

微生物多样性和群落结构对于研究北极海水生态系统具有重要意义。本研究在北极斯瓦尔巴德附近的表层海水中九个不同地点进行了取样,通过荧光计数,稀释培养技术,生理试验和16S rDNA基因鉴定方法,研究了北冰洋表层海水中可培养浮游细菌的丰度,形态特征和多样性;选取其中的5个站点,使用基于16S rDNA基因的高通量方法来研究细菌和古细菌的多样性和丰度,并使用PICRUSt分析来确定表面海水中的功能序列基因;还使用基于内部转录间隔区(ITS)的高通量方法来研究5个站点真菌的多样性和丰度,并且还使用FUNGuild来确定表层海水中的真菌的功能。可培养的浮游细菌结果表明:(1)BJ1-BJ9的平均细菌数为2.88×108cells·L-1;(2)AB08,AB09和AB17菌株为革兰氏阳性菌株;(3)海洋可培养细菌主要由放线菌,黄杆菌和γ-变形菌组成,其中以假单胞菌占71%,是优势类群。高通量测序结果表明,细菌群落和结构中变形菌是所有样本中的主要分类群,其次是拟杆菌,放线菌,Planctomycetes,Verrucomicrobia,Cyanobacteria,Chloroflexi,HKB19,Acidobacteria,Firmicutes和Armatimonadetes。α-和γ-变形菌是变形菌门中的主要分类群。在BJ7位点,β-变形菌和γ-变形菌比其他种类的变形菌更多。Crenarchaeota是古细菌中最丰富的门。PICRUSt功能预测结果显示,关于碳循环的功能基因的拷贝读数最丰富,甲烷代谢占优势,磷酸盐和次磷酸盐代谢功能基因最少。在真菌的相关分析中,共得到240,786个合格reads和1928个操作分类单位(OTU)。仅有514个OTU被指定为真菌。真菌群落和结构表明子囊菌(44.36%)是所有样本中的主要门,其次是担子菌门(17.86%)和接合菌门(0.05%)。酿酒酵母(Aschaycycetes)是子囊菌(Ascomycota)中的主要类,而微生物菌纲(Microbotryomycetes)在担子菌(Basidiomycota)中占主导地位。在NCBI数据库中匹配后,大多数序列被归类为兼性海洋真菌。功能组显示,腐生(saprotrophs)是真菌最常见的营养模式。北极海域是一个独特的海域,拥有丰富的微生物资源。该海域微生物具有特殊的生理生化特性和环境适应机制,具有重要的研究意义。本研究针对该海域的微生物群落结构和功能进行分析,为该地区的微生物生态研究奠定了重要的基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  •   1.1 海洋微生物多样性的概念与研究进展
  •     1.1.1 海洋微生物多样性的概念
  •     1.1.2 国内外海洋细菌多样性研究现状
  •   1.2 海洋微生物的生态功能
  •     1.2.1 海洋微生物生态学简述
  •     1.2.2 海洋微生物参与的生物地球化学循环反应过程
  •   1.3 海洋微生物多样性研究方法
  •     1.3.1 传统方法
  •     1.3.2 分子生物学方法
  •     1.3.3 高通量测序技术
  •     1.3.4 单细胞测序技术
  •   1.4 北极斯瓦尔巴德地区微生物情况
  •     1.4.1 北极斯瓦尔巴德及邻近海域地理与环境特征
  •     1.4.2 北极海洋微生物的特点
  •     1.4.3 北极海洋微生物研究前景
  •   1.5 本研究的目的与意义
  • 第二章 北极黄河站邻近海域可培养细菌多样性分析
  •   2.1 材料和方法
  •     2.1.1 样品采集与保存
  •     2.1.2 主要实验试剂与设备
  •     2.1.3 吖啶橙染色计数(AODC)
  •     2.1.4 可培养浮游细菌的分离和鉴定
  •   2.2 结果与分析
  •     2.2.1 浮游细菌计数结果
  •     2.2.2 可培养浮游细菌的形态学观察
  •     2.2.3 可培养的浮游细菌鉴定结果
  •   2.3 讨论
  •     2.3.1 可培养浮游细菌的多样性
  • 第三章 北极黄河站邻近海域未培养细菌和古菌的多样性与群落结构分析
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 样品采集
  •     3.1.2 DNA提取,扩增与测序
  •     3.1.3 序列分析
  •   3.2 结果
  •     3.2.1 微生物序列信息
  •     3.2.2 多样性指数
  •     3.2.3 细菌群落结构
  •     3.2.4 古菌群落结构
  •     3.2.5 微生物组的功能预测
  •   3.3 讨论
  •     3.3.1 细菌的多样性和群落结构
  •     3.3.2 古细菌的多样性和群落结构
  •     3.3.3 微生物功能预测和生态学
  • 第四章 北极黄河站邻近海域真菌的多样性和群落结构
  •   4.1 材料与方法
  •     4.1.1 样品采集
  •     4.1.2 DNA 提取,扩增和测序
  •     4.1.3 序列分析
  •     4.1.4 FUNGuild和真菌功能
  •   4.2 结果
  •     4.2.1 真菌序列信息和多样性
  •     4.2.2 真菌群落结构
  •     4.2.3 真菌栖息地信息
  •     4.2.4 功能组
  •   4.3 讨论
  •     4.3.1 真菌的多样性和群落结构
  •     4.3.2 世界各地的真菌分布
  •     4.3.3 真菌营养模式
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在读期间发表的学术论文及研究成果
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘嘉佩

    导师: 王健鑫

    关键词: 北极,海水,微生物,多样性,功能,生态

    来源: 浙江海洋大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 浙江海洋大学

    基金: 国家自然科学基金项目(31270160)

    分类号: Q938.1

    DOI: 10.27747/d.cnki.gzjhy.2019.000100

    总页数: 59

    文件大小: 3366K

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