蓝藻水华消亡对湖泊表层沉积物中氨氧化细菌丰度和群落结构的影响

生态与农村环境学报２０１５，３１（３）：３３４－３３９ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＲｕｒａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ蓝藻水华消亡对湖泊表层沉积物中氨氧化细菌丰度和群落结构的影响黄睿１，２，沈烽２，罗娟２，王司辰２，唐启彤２，徐慧敏２，吴燕２，赵大勇１，２①（１第３期黄睿等：蓝藻水华消亡对湖泊表层沉积物中氨氧化细菌丰度和群落结构的影响·３３５·沉积物中，对微生物的群落结构和活性有重要影响［９］；沉积物中氨氮增加，可能会影响氨氧化原核生物的群落结构［１０－１１］和多样性［１２］。同时也有研究揭示，蓝藻分解过程可能会导致细菌氨氧化和硝化活性的降低［１３－１４］。对于蓝藻影响微生物群落的研究大多集中在总细菌群落方面［１５］，蓝藻水华影响氨氧化细菌丰度和群落结构的研究报道仍然很少。笔者构建湖泊沉积物－水微宇宙实验体系，模拟蓝藻水华消亡过程，观察检测表层沉积物中氨氧化细菌的群落变化，运用荧光定量ＰＣＲ和克隆建库的分子生物学方法分析氨氧化细菌群落结构和多样性，分析水体中添加蓝藻对表层沉积物中氨氧化细菌丰度和群落结构的影响。１材料与方法１·３３６·生态与农村环境学报第３１卷向引物各０第３期黄睿等：蓝藻水华消亡对湖泊表层沉积物中氨氧化细菌丰度和群落结构的影响·３３７·２·３３８·生态与农村环境学报第３１卷３个文库中ＡＯＢ的ａｍｏＡ基因序列分别属于亚硝化单胞菌属（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ）中的Ｎ．ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈａ、Ｎ．ｃｏｍｍｕｎｉｓ这２个类群和亚硝化螺菌属（Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ），这２属氨氧化细菌皆隶属于β变形菌门（β⁃Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ），常见于淡水生态系统中［２４］。从图２可见，３个文库的氨氧化细菌的ａｍｏＡ基因序列基本集中于Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ，仅添加野外蓝藻体系的文库中有１０％的序列属于Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ。通过对比３个文库中ＡＯＢ各类群的相对丰度（图３）可以发现，未添加蓝藻的空白体系氨氧化细菌群落结构相对简单，以Ｎ．ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈａ占优势（约占７５％）。添加野外蓝藻的微宇宙在环境条件上更接近梅梁湾湖区，Ｎ．ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈａ类群的相对丰度达７５％，此结果与ＷＵ等［２２］关于梅梁湾湖区的研究结果一致。添加蓝藻的体系中氨氧化细菌群落组成更丰富，与空白组相比出现了新的Ｎ．ｃｏｍｍｕｎｉｓ类群，而部分Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ⁃ｌｉｋｅ类群的丰度由２５％降到１０％。对比３个组Ｎ．ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈａ的相对丰度，能直观发现蓝藻的消亡分解较大程度上会抑制Ｎｉｔｒｏ⁃ｓｏｍｏｎａｓ⁃ｌｉｋｅ类群，对于不同来源蓝藻是否会影响Ｎ．ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈａ群落的分布，还需要更多的试验数据加以验证。试验中同时观察到Ｎ．ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈａ类群在添加野外蓝藻组和空白对照组中都具有很高的相对丰度（７５％），这说明添加野外蓝藻对沉积物中Ｎ．ｏｌ⁃ｉｇｏｔｒｏｐｈａ类群的相对丰度影响不大。图３不同处理组表层沉积物中氨氧化细菌类群的相对丰度Ｆｉｇ第３期黄睿等：蓝藻水华消亡对湖泊表层沉积物中氨氧化细菌丰度和群落结构的影响·３３９·ＢａｓｅｄｏｎＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅ１６ＳｒＲＮＡａｎｄａｍｏＡＳｅｑｕｅｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓ：ＩｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｒｖｅｙｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉ⁃ｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０００，６６（１２）：５３６８－５３８２．［２］ＦＲＡＮＣＩＳＣＡ，ＲＯＢＥＲＴＳＫＪ，ＢＥＭＡＮＪＭ，ｅｔａｌ．ＵｂｉｑｕｉｔｙａｎｄＤｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｍｍｏｎｉａ⁃ＯｘｉｄｉｚｉｎｇＡｒｃｈａｅａｉｎＷａｔｅｒＣｏｌｕｍｎｓａｎｄＳｅｄｉｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＯｃｅａｎ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ，２００５，１０２（４１）：１４６８３－１４６８８．［３］ＫＯＷＡＬＣＨＵＫＧＡ，ＳＴＥＰＨＥＮＪＲ．Ａｍｍｏｎｉａ⁃ＯｘｉｄｉｚｉｎｇＢａｃｔｅｒｉａ：ＡＭｏｄｅｌｆｏｒＭｏｌｅｃｕｌａｒＭｉｃｒｏｂｉａｌＥｃｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＡｎｎｕａｌＲｅｖｉｅｗｓｉｎＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００１，５５（１）：４８５－５２９．［４］ＣＡＯＨＬ，ＬＩＭ，ＨＯＮＧＹＧ，ｅｔａｌ．ＤｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄＡｂｕｎｄａｎｃｅｏｆＡｍｍｏｎｉａ⁃ＯｘｉｄｉｚｉｎｇＡｒｃｈａｅａａｎｄＢａｃｔｅｒｉａｉｎＰｏｌｌｕｔｅｄＭａｎｇｒｏｖｅＳｅｄｉｍｅｎｔ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍａｔｉｃａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０１１，３４（７）：５１３－５２３．［５］ＭＯＳＩＥＲＡＣ，ＦＲＡＮＣＩＳＣＡ．ＲｅｌａｔｉｖｅＡｂｕｎｄａｎｃｅａｎｄ