澜沧江/三峡库区脱氮微生物分布差异和多样性研究
河流在陆地生态系统中具有重要生态功能，在能量转换和物质运输上也有着不可忽视的作用。随着现代经济发展，在河流上筑坝以满足人们对水资源的需求越来越常见。但筑坝改变了河流生源要素的迁移转化过程，河流氮污染现象也时有发生。脱氮微生物主导的氮素转化是生物地球循环中的一个重要过程，在水库生态系统中也发挥着重要作用。研究水库环境下脱氮微生物的群落和结构变化，对于揭示水库氮素的微生物转化机制有着重要的意义。 本文对库区主要环境类型中的脱氮微生物进行了研究，选取了梯级水库、库区消落带和库区支流等三类典型水环境为研究对象，采集了沉积物、土壤和上覆水等样品。通过高通量测序分析了厌氧氨氧化细菌(Anammox)、反硝化细菌(亚硝酸还原酶编码基因(nirS和nirK)）和全程氨氧化细菌(comammox)的多样性，采用荧光定量PCR技术测定了主要脱氮微生物的丰度。研究得到以下主要结果: (1)本研究发现厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌广泛存在于澜沧江水库和三峡消落带中。其中nirS反硝化细菌是澜沧江水库中的优势种群，厌氧氨氧化细菌是三峡消落带中的优势种群。ComammoxNitrospiracladeA.1是小江两个水质时期的优势种群。 (2)澜沧江水库和三峡消落带中，nirS丰度和多样性普遍高于nirK丰度，可能证明nirS比nirK更适应消落带环境。澜沧江水库中，Anammox16SrRNA、nirS和nirK丰度在漫湾最高。三峡消落带中揭示了Anammox16SrRNA、nirS和nirK平均丰度沿水位线增加普遍增加。三峡小江支流在水质恢复期，comammoxNitrospiracladeAamoA和cladeBamoA丰度均呈现增加趋势，但comammoxNitrospiracladeAamoA丰度增加幅度更大，揭示水质恢复有利于comammoxNitrospira物种丰富度和物种多样性增加。 (3)澜沧江水库和三峡消落带RDA(Redundancyanalysis)显示，各采样点分布集中，揭示在不同的水库和不同水位线上形成了特定的菌群。澜沧江水库中显示Anammox16SrRNA、nirS和nirK丰度呈正相关，揭示厌氧氨氧化细菌在澜沧江水库中相互协作，NH4+与nirS、nirK和Anammox16SrRNA丰度呈显著性正相关，表明NH4+是影响澜沧江水库中三种菌的重要因素。三峡消落带中显示nirS和nirK相互协作，nirS和nirK丰度有相同的变化，nirS和nirK与Anammox16SrRNA呈显著负相关，揭示厌氧氨氧化细菌在澜沧江水库中相互竞争，nirS和nirK与NO2-呈显著正相关，Anammox16SrRNA与NO2-呈显著负相关，NO2-是影响消落带中三种菌的重要关系。不同环境会影响nirS和nirK与Anammox16SrRNA相互协作或竞争。 (4)三峡小江支流水质恢复期，pH是影响comammoxNitrospira菌的主要环境因素。ComammoxNitrospiracladeA.1在环境中OTU数量比例最高，其次是comammoxNitrospiracladeA.2、comammoxNitrospiracladeB,表明水质恢复对comammoxNitrospiracladeA更重要。 本论文通过以上研究揭示了厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌、全程氨氧化细菌和其他氨氧化细菌的生态关系，提升了水库环境中脱氮微生物的认识，并为库区水环境保护提供了新的科学依据。
脱氮微生物;生态关系;分布差异
华中农业大学
硕士
环境科学
赵建伟;王雨春
2023
中文
X172
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）