武漢南湖藍(lán)藻水華期間的微生物種間相互作用研究.pdf

1、不同微生物之間存在互惠、競(jìng)爭(zhēng)、偏利等形式多樣的相互關(guān)系，這些相互關(guān)系對(duì)微生物群落組成、結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能都會(huì)產(chǎn)生重要的影響。然而，特定環(huán)境中微生物種間相互作用形式、對(duì)環(huán)境的響應(yīng)、分子機(jī)理等依然存在許多未解之謎。隨著高通量測(cè)序、組學(xué)技術(shù)與分子生物學(xué)的廣泛應(yīng)用，微生物種間相互作用已被提升到一個(gè)全新的層面。
　　水華暴發(fā)是在水體富營(yíng)養(yǎng)化條件下，多種生物與非生物因素共同導(dǎo)致的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。水華過(guò)程中藻類的生長(zhǎng)與形態(tài)發(fā)育不僅受到環(huán)境因子調(diào)控

2、，也與其他微生物的作用密切相關(guān)。然而長(zhǎng)期以來(lái)，我們對(duì)這些相互作用的形式、機(jī)理以及如何響應(yīng)環(huán)境因子的變化依然知之甚少。武漢市南湖是武漢面積最大的市內(nèi)湖之一，隨著人類活動(dòng)干擾增加、富營(yíng)養(yǎng)化加劇，近年來(lái)常暴發(fā)以銅綠微囊藻為主的水華。為探討水華過(guò)程中微生物種間關(guān)系以及關(guān)鍵細(xì)菌在水華生消過(guò)程中的作用，本研究首次連續(xù)收集了南湖在2014年水華形成前期、中期與后期的多個(gè)位點(diǎn)水樣，開展理化指標(biāo)、高通量測(cè)序分析、菌藻互作篩選、菌種鑒定和功能分析等多項(xiàng)研究

3、。主要研究結(jié)果包括:
　　(1)利用16S rRNA基因高通量測(cè)序方法，對(duì)水華過(guò)程細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果表明微生物群落結(jié)構(gòu)隨水華演變的動(dòng)態(tài)發(fā)生顯著變化，并與溫度、pH、氨氮濃度等樣品與環(huán)境因子呈一定相關(guān)性;采樣時(shí)間與地點(diǎn)對(duì)α多樣性均有影響，而β多樣性主要受時(shí)間變化影響;
　　(2)基于高通量測(cè)序結(jié)果中物種的共現(xiàn)性構(gòu)建出微生物種間相互作用網(wǎng)絡(luò)，水華暴發(fā)過(guò)程中微生物種間具有復(fù)雜的相互作用關(guān)系，各采樣時(shí)間點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同

4、，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)與環(huán)境因子存在關(guān)聯(lián)，包括微囊藻在內(nèi)的各物種間相互作用形式也隨環(huán)境發(fā)生一定改變。
　　(3)通過(guò)大規(guī)模培養(yǎng)微囊藻緊密依附細(xì)菌以及菌藻互作篩選，分離得到數(shù)株能促進(jìn)或抑制微囊藻的菌株，其中CR11菌株在共接種時(shí)可抑制微囊藻的生長(zhǎng)，并溶解微囊藻，JYC17菌在共接種時(shí)可顯著促進(jìn)微囊藻的生長(zhǎng);兩種菌藻關(guān)系均可在上述組學(xué)分析中得到一定的一致性。
　　(4)菌種初步鑒定結(jié)果表明，CR11抑制菌屬于Comamonadacea