DGGE指纹图谱分析太湖富营养化水体中细菌群落结构的变化

上海交通大学硕士学位论文DGGE指纹图谱分析太湖富营养化水体中细菌群落结构的变化姓名：吴鑫申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：杨虹20070101上海交通大学硕士学位论文IVDGGE指纹图谱分析太湖富营养化水体中细菌群落结构的变化指纹图谱分析太湖富营养化水体中细菌群落结构的变化摘摘要太湖作为我国第三大淡水湖泊，其富营养化程度日益加深。太湖水体水质不断变差，生态系统遭到严重破坏。在自然界中，微生物之间及其与环境之间有着特定的关系，彼此影响，相互依存。因此，研究环境中的微生物组成对于富营养化湖泊的生物监测和生物修复具有重要意义。淡水生境中存在大量不可培养的细菌，使得传统的培养技术无法对细菌群落结构的多样性进行深入而全面的研究，而分子生物学技术的发展则为此方面研究开辟了新的路径。为了探究严重富营养化水体的细菌群落结构组成，本文运用PCR-DGGE方法对太湖水体的细菌群落结构进行了分析。本文采集太湖不同地点(梅梁湖、东太湖和南部沿岸区)、不同月份(06年4至9月)的表层水样，提取细菌总DNA，采用引物357F-GC-clamp和518R进行PCR扩增。实验结果表明，PCR扩增产物的特异性会对DGGE实验产生至关重要的影响，包括选择适合的引物及其浓度、适当的模板浓度，确定初始退火温度和总循环数。变性剂梯度被确定为40%～55%。DGGE图谱的初步分析结果表明，太湖水样中的菌种丰富度非常高，并且不同取样时间和不同取样地点的DGGE带谱在条带的数量、位置及条带的亮度上均存在较大的差异。QuantityOne软件包定量分析表明，太上海交通大学硕士学位论文V湖水样的细菌群落结构组成主要分为四种类型，即冬季期、水华发生期、水华暴发期和严重水华期。梅梁湖作为太湖流域富营养化最严重的区域，其细菌群落结构较东太湖和南部沿岸区存在明显的差别。17条典型条带的测序结果显示，序列属于放线菌、α、β、γ-变形杆菌、拟杆菌、热微菌和蓝细菌。值得注意的是，3条序列的最相似菌为来自梅梁湖克隆文库分析中得到的序列，且相似度均大于98%。系统进化分析表明大部分序列属于被广泛定义的公认的淡水细菌群落。本文还运用了主成分分析和典型相应分析两种统计学方法。主成分分析结果证明了太湖水体中细菌群落结构存在显著的季节性变化。典型相应分析结果表明温度对于细菌群落组成的相关程度是最大的。此外，氮、磷、碳三类元素的含量同细菌群落结构的关联度也较大。关键词：关键词：细菌群落结构，变性梯度凝胶电泳，16SrRNA，太湖，统计学分析上海交通大学硕士学位论文VICHANGESINBACTERIALCOMMUNITYSTRUCTUREOFAHYPERTROPHICFRESHWATERLAKETAIHU,DETERMINEDBYDENATURINGGRADIENTGELELECTROPHORESISFINGERPRINTABSTRACTLakeTaihu,thethird-largestlakeinPeople’sRepublicofChina,isatypicalshallowfreshwaterlake.Duetoagriculturalintensificationandexcessiveexploitation,itstrophicstatuswasincreasinglygettingaggravated.Waterqualitywasgettingworseandtheecosystemwasdeclining.Innature,thereareextraordinaryrelationshipsamongmicroorganismsandbetweenmicroorganismsandenvironments.Duetothelackofculturedbacteriainaquaticecosystems,thediversityofbacterialcommunitieshasnotbeenextensivelystudied.However,developmentsinmolecularbiologicaltechnologybringanewpathforscientiststoinvestigatebacterialcommunities.Inordertodescribeacompletepictureofthestructureofbacterialcommunitiesinahypertrophicfreshwaterlake,PCR-DGGEmethodwasappliedtostudywatersamplesfromLakeTaihu.Watersampleswerecollectedwithdifferentlocations(Eastern,souther