天山烏魯木齊河源1號(hào)冰川雪冰細(xì)菌分布特征及其多樣性.pdf

1、冰川是微生物的儲(chǔ)存庫(kù)，為研究不同歷史時(shí)期環(huán)境條件對(duì)生物多樣性時(shí)空變化的影響以及豐富物種多樣性提供了極好的框架。 微生物在沉降過(guò)程中的變化，不僅受到沉積時(shí)氣候環(huán)境的影響，也受到沉積后微生物的生長(zhǎng)、降解、溶水沖刷和雪→冰環(huán)境改變的影響。 本研究對(duì)天山1號(hào)冰川PGPI點(diǎn)4月(snow pit-1)和5月(snow pit-2)所挖的兩個(gè)雪坑和鉆取的一段淺冰芯不同深度樣品中的微生物數(shù)量和多樣性進(jìn)行了研究，分析了微生物與環(huán)境之間的

2、關(guān)系，主要得出了如下結(jié)論： 雪坑中微生物總數(shù)為0.7×103-2.16×105 cells·mL-1，可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)為0-550cfu·mL-1，snow pit-2細(xì)菌總數(shù)平均值為snow pit-1的1.5倍，但可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)卻為7.5倍，這種大的差異可能是5月的環(huán)境更利于細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖和復(fù)蘇。 兩個(gè)雪坑中微生物數(shù)量出現(xiàn)高值區(qū)和低值區(qū)，它可能是兩個(gè)季節(jié)的旋回，春夏季時(shí)微生物數(shù)量出現(xiàn)峰值而秋冬季出現(xiàn)低值與大氣氣流和來(lái)源地密

3、切相關(guān)。 天山1號(hào)冰川淺冰芯中微生物總量為1.4×103-1.0×105 cells·mL-1，可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量為0-300cfu·mL-1，冰片中微生物總量和可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量較多，粒雪層中相對(duì)少的多，這可能是雪層中的微生物及粉塵顆粒隨融水的淋溶作用進(jìn)入冰層。 冰片中微生物總數(shù)和可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量隨深度呈遞減的趨勢(shì)，可能是近幾年環(huán)境變化或人類(lèi)活動(dòng)頻繁使大氣中攜帶更多的細(xì)菌和顆粒物質(zhì)沉積在冰川上，也可能是細(xì)菌發(fā)生自溶或被降解所致

4、，還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。微生物總數(shù)與可培養(yǎng)細(xì)菌之間也有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但并不是一一對(duì)應(yīng)，說(shuō)明除了來(lái)源和繁殖因素外，細(xì)菌種類(lèi)組成也影響著可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量。 分離到的天山1號(hào)冰川雪坑的24株可培養(yǎng)細(xì)菌分屬于4大類(lèi)的18個(gè)屬，其中Actinobacteria中屬的種類(lèi)最多，CFB類(lèi)、Actinobacteria、Firmicutes類(lèi)這三大類(lèi)是可培養(yǎng)細(xì)菌的主要類(lèi)群，Proteobacteria極少，4、5月所挖雪坑樣品中，CFB類(lèi)所占

5、比例分別為53.5％和54％，Actinobacteria所占比例分別為26％和28.5％，F(xiàn)irmicutes類(lèi)所占比例分別為14％和12％，Proteobacteria為6.5％和5.5％。Flavobacterium和Pedobacter、Arthrobacter、 Bacillus分別是CFB類(lèi)、Actinobacteria、Firmicutes類(lèi)中的優(yōu)勢(shì)屬。 分離到的天山1號(hào)冰川冰芯可培養(yǎng)細(xì)菌分屬于4大類(lèi)的14個(gè)屬，

6、Firmicutes類(lèi)中屬的種類(lèi)最多，而Proteobacteria、Actinobacteria類(lèi)和CFB類(lèi)中，F(xiàn)rigoribacterium、Flavobacterium、Arthrobacter、Brevundimona，Pseudomonas和Pedobacter等屬的細(xì)菌在天山冰芯的可培養(yǎng)菌株中為優(yōu)勢(shì)種類(lèi)，在數(shù)量上占可培養(yǎng)細(xì)菌的90％以上。 天山雪坑中的一些分離株在中性或堿性條件下生長(zhǎng)，一些細(xì)菌能降解碳?xì)浠衔铩⒍?/p>

7、并呋喃、有機(jī)氯化合物、苯酚等，這可能都與天山雪中的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，可見(jiàn)，這種化學(xué)環(huán)境對(duì)天山細(xì)菌種類(lèi)的分布有一定的選擇作用。從1號(hào)冰川雪坑中分離出來(lái)的細(xì)菌與1號(hào)冰川植物中分離出的植物內(nèi)生菌有一些相同屬。 植物中分離出來(lái)的細(xì)菌也有很多是天山雪坑樣品中沒(méi)有分離到的，應(yīng)該是不同的生境有不同的選擇作用的結(jié)果。 天山雪坑細(xì)菌與Puruogangri、昆侖山和兩極分離屬有很多相同，說(shuō)明這些種適應(yīng)低溫環(huán)境，能在不同的低溫環(huán)境中保存下來(lái)，并

8、且天山和Puruogangri、昆侖山有部分相同的沙塵爆來(lái)源；而與東絨布雪中的分離屬比較，只有3個(gè)共有屬，這種極大的差異性可能是它們主要的來(lái)源不同。 雪坑中的細(xì)菌在數(shù)量和種類(lèi)組成上的分布與季節(jié)性有很大相關(guān)性，而冰芯中微生物卻沒(méi)有呈現(xiàn)這種特征，主要是雪變冰的過(guò)程和淋溶作用等影響了微生物的分布，但在長(zhǎng)時(shí)間尺度上冰芯中微生物信息也能反映氣候信息。 從雪坑和冰芯中分離出來(lái)的細(xì)菌多與從其他低溫環(huán)境中分離出來(lái)的細(xì)菌有99％或98％的

9、相似性，說(shuō)明它們是適應(yīng)低溫的細(xì)菌，從天山雪坑和天山冰芯中分離的細(xì)菌只有4個(gè)屬相同，而天山雪坑和天山凍土有11個(gè)共有屬，天山冰芯和天山凍土有6個(gè)共有屬，這三種不同的生境保存了不同的微生物類(lèi)群，使微生物構(gòu)成既有相似之處又有很大的區(qū)別，雪坑和冰芯樣品中種類(lèi)的巨大差別可能是不同時(shí)期微生物來(lái)源不同以及不同的生境進(jìn)行選擇的結(jié)果，源區(qū)微生物的種類(lèi)構(gòu)成、大氣環(huán)流、沉降區(qū)的物理化學(xué)性質(zhì)、沉積后作用以及微生物自身的種類(lèi)構(gòu)成等都是微生物種類(lèi)和數(shù)量的重要影響因