乌梁素海湖滨湿地细菌群落结构多样性

ＲesearchPaper研究报告微生物学报ActaMicrobiologicaSinica54(10):1116－1128;4October2014ISSN0001－6209;CN11－1995/Qhttp://journals．im．ac．cn/actamicrocndoi:10.13343/j．cnki．wsxb．2014.10.003基金项目:国家自然科学基金“蒙古高原沼泽化湿地甲烷及氨氧化菌的空间异质性与环境功能性研究”(31160129)，科技部“973计划”前期课题“内蒙古高原湿地土壤微生物功能群及其多样性与生态系统功能研究”(2009CB125909)*通信作者。Tel:+86-471-4991676;E-mail:ndzj@imu．edu．cn作者简介:杜瑞芳(1989-)，女，内蒙古包头人，硕士研究生，从事环境微生物学研究。E-mail:duruifang1989@163．com收稿日期:2013-12-29;修回日期:2014-03-20乌梁素海湖滨湿地细菌群落结构多样性杜瑞芳1，2，李靖宇1，2，4，5，赵吉2，3*内蒙古大学，1生命科学学院，2环境与资源学院，3内蒙古自治区环境污染控制与废物资源化重点实验室，内蒙古呼和浩特0100214北方民族大学生物科学与工程学院，5国家民委发酵酿造工程生物技术重点实验室，宁夏银川750021摘要:【目的】了解乌梁素海湖滨湿地水陆过渡带细菌群落结构及多样性变化，探讨富营养化湖泊湿地基质条件对细菌群落结构的影响。【方法】应用变性梯度凝胶电泳(PCＲ-DGGE)技术，分析和比较了依陆向分布的4个水陆过渡带样点的湿地细菌群落结构多样性，采用典型对应分析(CCA)探讨了湿地基质因子对细菌多样性的影响。【结果】DGGE图谱显示依湖泊水体沉积物(S-1)→湖滨芦苇沼泽沉积物(S-2)→湖滨碱蓬盐化草甸土壤(S-3)→岸上白刺荒漠土壤(S-4)，4个样点的条带数依次减少，对应菌群结构及多样性变化显著;多样性指数分析结果显示，Shannon-Wiener指数(H)、均匀度(E)、丰富度(S)以及Simpson指数(DS)均显示依陆向分布逐步下降的规律，即:S-1＞S-2＞S-3＞S-4。序列比对结果显示，沉积物及土壤细菌分属于变形菌门(78.6%)、酸杆菌门(7.1%)、拟杆菌门(14.3%)这3个细菌类群，优势菌门为变形菌门，而变形菌门又分为5个亚群，其中ε变形菌纲为优势亚群;CCA结果表明，图中各条带对应物种的分布受铵态氮、总氮、有机碳、水溶盐总量、氯离子以及钾离子影响最大。【结论】乌梁素海富营养化湖泊的水陆过渡带湿地细菌群落结构存在较大差异，富营养化相关基质因子对细菌多样性影响较大。这为研究富营养化湖泊湿地水陆过渡带的细菌结构多样性及空间异质性提供了科学依据。关键词:乌梁素海湿地，富营养化湖泊，变性梯度凝胶电泳(DGGE)，细菌多样性，群落结构中图分类号:X172文章编号:0001-6209(2014)10-1116-13湿地系统作为陆地生态系统和水生生态系统之间的重要过渡区，具有保持物种多样性、控制物质能量交换、净化水质等多重生态服务功能［1］。乌梁素海系黄河改道后形成的牛轭湖，是内蒙古高原西部干旱区最典型的浅水草型湖泊，也是全球范围内荒漠半荒漠地区极为少见的具有生物多样性和环境保护等多功能的湖泊，为地球上同一纬度最大的自然湿地［2］。湖泊富营养化日益成为一个全球性的水环境污染问题，在我国131个主要湖泊中，已达富营养程度的湖泊有67个，占51.2%。湖泊富营养化的发生导致湖泊生态系统结构和功能退化，进而导致湖滨湿地的退化［3－4］。受到河套灌区退水的影响，近10年来乌梁素海富营养化进程加剧，乌梁素海已成为以大型水生植物过量生长为表征的重度富杜瑞芳等:乌梁素海湖滨湿地细菌群落结构多样性．/微生物学报(2014)54(10)营养化草型湖泊。目前，腐烂水草正以每年9mm－13mm的速度在湖底堆积，成为世界上沼泽化速度最快的湖泊之一，正向芦苇沼泽→碱蓬盐化草甸→白刺荒漠方向演化［5］。土壤微生物是湿地生态系统的重要组成部分，土壤微生物在湿地元素循环和物质转化、能量流动以及系统稳定性维持等方面具有重要作用［6］。土壤与地球上其他环境相比拥有最多样化的细菌群落组成［7］，且土壤细菌的群落组成和多样性受到生物和非生物因素的广泛影响，如植被类型、碳可利用性、养分供应、土壤含水量以及土壤pH值等［8］。由于微生物在湿地生物地球化学过程具有重要作用，并能对环境扰动做出迅速响应，微生物也被用作湿地评估的重要指标［9］。因此，细菌群落组成的变化可能是富营养化湖泊环境最敏感的指标之一［10］。目前对于富营养化湖泊微生物的研究多集中于水体和沉积物，就水陆过渡带湿地土壤细菌群落研究的报道较少。湖泊富营