劉 欣 肖 天 張文燕3 董 逸 岳海東

(1. 中國科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國科學(xué)院 研究生院, 北京 100049; 3. 中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院, 山東 青島 266003)

膠州灣海域表層沉積物細(xì)菌多樣性

劉 欣1,2, 肖 天1, 張文燕1,3, 董 逸1,2,岳海東1

(1. 中國科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國科學(xué)院 研究生院, 北京 100049; 3. 中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院, 山東 青島 266003)

采用16S rDNA文庫結(jié)合PCR-RFLP分析的手段, 對膠州灣4個(gè)站位沉積物中的細(xì)菌多樣性和群落特征研究分析。結(jié)果表明, 沉積物中細(xì)菌種類豐富, 最多包含分布于14個(gè)已知門類的細(xì)菌, 和一些未被認(rèn)知的序列; 各站位沉積物中優(yōu)勢菌群均為變形菌門和酸桿菌門, 其中γ-和δ-變形菌綱為變形菌門中的絕對優(yōu)勢類群, 在4個(gè)文庫序列中平均占42%和16.75%; 此外, 擬桿菌門、浮霉菌門和放線菌門的種類也較為大量存在。各細(xì)菌種群有較明顯空間分布差異, 可能與不同區(qū)域膠州灣環(huán)境條件相關(guān)。

沉積物; 細(xì)菌群落; 16S r DNA多樣性; 膠州灣

海洋沉積物是地球上最復(fù)雜的微生物棲息地,海洋沉積物中微生物在沉積環(huán)境和上覆水生態(tài)系統(tǒng)的能量與物質(zhì)流動(dòng)以及營養(yǎng)循環(huán)中都扮演著重要的角色[1,2]。對海洋沉積物中細(xì)菌的結(jié)構(gòu)以及多樣性的認(rèn)識, 有利于了解整個(gè)海灣生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn), 并可以評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境狀況。隨著PCR技術(shù)的廣泛應(yīng)用和微生物基因組保守序列信息的解析, 以環(huán)境總DNA為模板, 直接進(jìn)行微生物多樣性和組成的研究, 成為分析微生物多樣性的有效手段[3]。

膠州灣生態(tài)監(jiān)測站是中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN)長期系統(tǒng)觀察站之一, 是我國重要的海洋生態(tài)系統(tǒng)國家野外調(diào)查觀察研究站, 膠州灣也是我國有較長期研究資料的典型海灣[4]。以往對于膠州灣沉積物從底棲動(dòng)物、化學(xué)分析等方面積累了大量的研究數(shù)據(jù), 而對沉積物中微生物多樣性的調(diào)查有限,且多采用傳統(tǒng)方法, 從分子水平進(jìn)行的描述很少,無法反映膠州灣沉積物細(xì)菌群落的生態(tài)狀況[5,6]。本課題組利用PCR-DGGE技術(shù)對膠州灣 10個(gè)不同站位、4個(gè)季度的表層沉積物樣品細(xì)菌群落進(jìn)行研究分析, 發(fā)現(xiàn)膠州灣A5 、B2、 D1和D7共4個(gè)站位的菌群結(jié)構(gòu)各有代表性。因此, 本實(shí)驗(yàn)采集A5 、B2、D1和D7共 4個(gè)典型站位的沉積物樣品, 通過構(gòu)建細(xì)菌16S rDNA文庫, 并結(jié)合限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)分析, 研究膠州灣沉積物中細(xì)菌的種類組成、優(yōu)勢菌群等的群落結(jié)構(gòu)和分布特點(diǎn), 有助于深層次理解該海域沉積物的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能, 也為近海微生物資源及生態(tài)環(huán)境的研究提供基礎(chǔ)理論。

1 材料與方法

于2009年8月在膠州灣海域4個(gè)不同站位(A5 、B2、D1和 D7站)采集表層沉積物樣品(圖 1)。其中A5站位于婁山河和李村河入?？诟浇? B2站位于灣內(nèi)遠(yuǎn)離污染區(qū); D1站位于灣口處; D7站位于灣口外側(cè)靠近外海海域。采用抓斗式采泥器采集沉積物樣品, 將表層(0～5 cm)沉積物置于滅菌管中, 于-80℃凍存。

圖1 膠州灣采樣各站位圖Fig. 1 The four sampling stations in Jiaozhou Bay

1.2 細(xì)菌總基因組DNA的提取及PCR擴(kuò)增

DNA提取采用改進(jìn)后的 Zhou抽提法[7]： 約 5g沉積物樣品(濕質(zhì)量)中加入13.5 mL抽提緩沖液(100 mmol/L Tris-HCl, 100 mmol/L EDTA(pH 8.0), 100 mmol/L磷酸鉀(pH 8.0), 1.5 mol/L NaCl, 1% CTAB),并加入100μL蛋白酶K, 37℃, 溫浴30min; 加入1.5 mL 20% SDS, 65℃水浴2 h; 離心, 上清液中加入等體積苯酚∶氯仿∶異戊醇(25 ∶ 2 4 ∶ 1 )抽提, 離心并收集上層水相; 加等體積異丙醇進(jìn)行沉淀, 70% 冰乙醇洗滌后, 最終溶解于2 mmol/L Tris-HCl(pH 8.0)中, 取5 μL DNA溶液瓊脂糖電泳檢測。

以總DNA為模板, 采用細(xì)菌16S rDNA通用引物進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增。引物為 27F： 5′-AGAGTTTGATCM TGGCTCAG-3′; 1492R： 5′-GGTTACCTTGTTACGA CTT-3′; M 為 A 或 C。擴(kuò)增體系為： 總體積 25 μL, 其中包括 2.5 μL 的 10×buffer(含 Mg2+), 2 μL 的 dNTP(2.5 mmol/L), 約30 ng的總DNA溶液, 引物1和引物 2各 0.5 μL(20 pmol/ L), 0.3 μL 的 Taq 聚合酶, 雙蒸水補(bǔ)齊。擴(kuò)增程序： 95℃預(yù)變性5 min, 之后30個(gè)循環(huán)(每個(gè)循環(huán)為： 94℃變性30 s, 50℃復(fù)性30 s, 72℃延伸1 min), 后72℃延伸10 min。產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖電泳檢測。采用膠回收試劑盒(寶生物, 大連)純化PCR 產(chǎn)物。

1.3 細(xì)菌 16S rDNA克隆文庫的構(gòu)建與RFLP分析

將純化后的PCR產(chǎn)物連接到pMD18-T(寶生物,大連)載體并轉(zhuǎn)化至感受態(tài)細(xì)胞E. coli DH 5α中, 藍(lán)-白斑篩選。4個(gè)樣品分別建立文庫, 各文庫隨機(jī)挑選170個(gè)克隆, 通過菌體PCR方法用pMD18-T載體通用引物 RV-M： 5′-GAGCGGATAATTTCACACAGG-3′與 M13-47： 5′-CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGA-3′擴(kuò)增陽性克隆子插入片段。PCR產(chǎn)物用 Hha I和Msp I二種限制性內(nèi)切酶進(jìn)行酶切。

4月26日上午，十一屆全國人大常委會(huì)第二十六次會(huì)議在人民大會(huì)堂舉行聯(lián)組會(huì)議，專題詢問國務(wù)院關(guān)于農(nóng)田水利建設(shè)工作情況。受國務(wù)院委托，水利部、發(fā)展改革委、財(cái)政部、國土資源部、農(nóng)業(yè)部、銀監(jiān)會(huì)等六部委負(fù)責(zé)人到會(huì)聽取意見，回答詢問（本期“特別關(guān)注”全文刊發(fā)）。這是全國人大常委會(huì)2012年舉行的第一次專題詢問。受吳邦國委員長委托，烏云其木格副委員長主持會(huì)議。

1.4 16S rDNA序列測定與文庫統(tǒng)計(jì)分析

酶切片段通過3%凝膠電泳分析帶型, 挑選不同帶型克隆子雙向測序, 后進(jìn)行序列拼接及載體序列的去除(南京金斯瑞生物技術(shù)有限公司)。將序列提交到RDP Ⅱ (ribosomal database project)數(shù)據(jù)庫, 利用在線工具 CHECK-CHIMERA檢驗(yàn)除去嵌合體; 采用Dotour進(jìn)行文庫內(nèi)序列比對, 將相似性≥97%的序列歸為同一個(gè)操作分類單元(OUT, Operational Taxonomic Unit)。將得到序列用BLASTN程序(www. ncbi.nlm. nih. gov/BLAST/)搜索相似性序列。

以覆蓋率 Coverage C[8]評估所建文庫對環(huán)境微生物多樣性的體現(xiàn), 公式： C＝[1-n1/N]×100%, 式中N為文庫陽性克隆數(shù), nl為文庫中僅有 1個(gè)克隆的OTU數(shù)。采用香農(nóng)-威納指數(shù) Shannon-Wiener index(H′)[9]評估文庫所代表的環(huán)境微生物多樣性, 公式： H′= -∑PilnPi, Pi=ni/N, 式中, N 為所分析克隆總數(shù), ni為第i個(gè)OTU的克隆數(shù)。采用Chaol物種多樣性指數(shù)(S)[10]預(yù)測環(huán)境中微生物的種類, 公式： S =Sobs+F2/2(F2+1) -F1F2/2(F2+1)2, 式中, Sobs指文庫觀察到的OUT數(shù), F1為僅有1個(gè)克隆的OUT數(shù), F2為有2個(gè)克隆的OUT數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 細(xì)菌16S rDNA基因片段的文庫分析

分別對4個(gè)樣品得到的細(xì)菌16S rDNA基因構(gòu)建文庫, 陽性克隆篩選后分別進(jìn)行HhaⅠ和MspⅠ限制性內(nèi)切酶的酶切, 4個(gè)文庫包含614個(gè)不同的RFLP分型, 將不同分型的細(xì)菌 16S rDNA片段雙向測序,將上下游序列進(jìn)行拼接, 614個(gè)克隆共獲得592條片段長度均在1200bp以上的序列, 有利于進(jìn)一步的遺傳分析。進(jìn)一步將所測序列通過 RDP在線比較, 排除了22條荒謬序列與Chimera序列。根據(jù)97%的相似度標(biāo)準(zhǔn)歸類后, 4個(gè)文庫中共獲得347種操作分類單元(OTUs)。其中 260個(gè) OTUs只存在于一個(gè) 16S rDNA基因文庫中, 占文庫比例的75%, 初步顯示膠州灣沉積物細(xì)菌物種多樣性豐富。站位 A5中的OTUs數(shù)量最少, 為91個(gè); 站位D7中的OTUs數(shù)量最多, 為128個(gè); 只包含一個(gè)克隆的OTUs在4個(gè)站位(A5、B2、D1和D7)文庫中的比例分別為52.3%、65.5%、54.8%和78.3%, 顯示B2和D7站位具有較高細(xì)菌多樣性。每個(gè)文庫的有效克隆數(shù)在 143～155個(gè)之間。

2.2 菌群多樣性分析

以計(jì)算Coverage C來評估所構(gòu)建的文庫對環(huán)境微生物多樣性的體現(xiàn), 通過計(jì)算多樣性指數(shù)Shannon-Wiener index (H′)和物種豐富度指數(shù)(S)來評估文庫所代表的環(huán)境微生物多樣性, 各多樣性指數(shù)的分析結(jié)果都表明沉積物細(xì)菌多樣性程度高(表1)。4個(gè)克隆文庫的細(xì)菌多樣性覆蓋百分率發(fā)現(xiàn), 雖然本實(shí)驗(yàn)的分析是基于每個(gè)文庫 143～155個(gè)有效克隆,但是各沉積物樣品的文庫覆蓋率(C%)總體仍然不高,4個(gè)文庫里包含了 22.4%～47.7%的膠州灣沉積物細(xì)菌多樣性, 表明膠州灣海洋沉積物細(xì)菌的多樣性遠(yuǎn)高于實(shí)驗(yàn)所調(diào)查的范圍。

表1 4個(gè)克隆文庫的多樣性評估Tab. 1 Analysis of the four bacteria clone libraries

由表1分析結(jié)果顯示, 4個(gè)站位沉積物中細(xì)菌群落的H′都很高, 平均值為4.2, B2站位和D7站位菌群的香濃指數(shù)值較高, 分別為4.61和4.79; A5站和D1站菌群的香濃指數(shù)值明顯較低, 分別為 3.74和3.84。

2.3 16S rDNA序列分析

將所有OTUs進(jìn)行BLAST后發(fā)現(xiàn), 大多數(shù)序列與當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中的細(xì)菌 16S rDNA基因序列相似性大于 90%。其中, 相似性＞95%的有 79%的序列, 相似性為90%～95%的有19 %的序列, 僅在B2和D7兩站文庫中存在某些無法確定分類位置的序列。根據(jù)Blastn結(jié)果, 4個(gè)文庫所得細(xì)菌共包含14個(gè)門類,分別為變形菌門(Proteobacteria)(包括γ-、δ-、α-、ε-和β-變形菌綱)、酸桿菌門(Acidobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、浮霉菌門(Planctomycetes)放線菌門(Actinobacteria)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、綠彎菌門(Chloroflexi)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)、厚壁菌門(Firmicutes)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、螺旋體門(Spirochaetes)、梭桿菌門(Fusobacteria)、黏膠球形菌門(Lentisphaerae)和異常球菌-棲熱菌門(Deinococcus-Thermus)。A5和 D1站沉積物細(xì)菌均分布于11個(gè)已知門類; B2和D7站沉積物細(xì)菌均分布于13個(gè)門類。

4個(gè)樣品所建克隆文庫的細(xì)菌組成見圖2。由圖2可見, 屬于γ-變形菌綱、δ-變形菌綱和酸桿菌門的克隆是膠州灣沉積物中存在的主要優(yōu)勢細(xì)菌類群;此外, 擬桿菌門、浮霉菌門、α-變形菌綱、放線菌門和疣微菌門的類群在 4個(gè)站位所構(gòu)建的文庫中也普遍存在, 且數(shù)量比例相對較大; 其余各類群則以很小比例分布于各站。

各站位主要菌群的空間分布差異大, 兩個(gè)最主要的類群γ-變形菌綱和δ-變形菌綱的空間分布差異明顯。γ-變形菌綱相關(guān)克隆在每個(gè)庫中的豐度都最大,在 D1站所占比例最高, 占克隆總數(shù)的 57%; 在 A5站次之(52%); 而在B2和D1站分別為36%和23%。δ-變形菌綱相關(guān)克隆在D1站比例最低, 僅為5%, 在A5、B2和D7站分別占文庫克隆總數(shù)的20%、23%和19%。酸桿菌門相關(guān)克隆在A5、B2和D1站分布均勻, 占比例均為9%, 但在D7站最多, 占總克隆的17%。

除上述主要優(yōu)勢類群之外, 擬桿菌門、浮霉菌門和放線菌門空間分布特征均為A5站分布少, D7站分布較多。其克隆數(shù)在 A5站文庫中所占比例分別為3%、2%和2%; 克隆數(shù)在D7站文庫中所占比例分別為 15%、10%和 5%。α-變形菌綱的克隆在 B2站位比例較少(僅占 2%), 其在其余 3個(gè)站位所占克隆數(shù)的比例均大于4%。疣微菌門克隆在4個(gè)文庫中的百分比相差不大, 均為3%左右。

其余各細(xì)菌類群在 4個(gè)不同站位所占的 OTUs比例均很少, 且某些所占比例較小的細(xì)菌類群空間分布上存在特異性。例如, 螺旋體門與芽單胞菌門細(xì)菌僅在 3個(gè)站位的文庫中存在, 在 A5站沒有發(fā)現(xiàn);梭桿菌門細(xì)菌在D1站沒有發(fā)現(xiàn); 綠彎菌門和硝化螺旋菌門分別只發(fā)現(xiàn)存在于A5和D7站文庫中;ε-變形菌綱只在A5和B2站文庫中發(fā)現(xiàn);β-變形菌綱細(xì)菌也只在B2和D1兩個(gè)站位文庫中發(fā)現(xiàn); 異常球菌-棲熱菌門只存在于D1站文庫中等。

3 討論

3.1 細(xì)菌群落多樣性

圖2 A5、B2、D1和D7站位的沉積物菌群組成Fig. 2 Composition of clone libraries for stations A5, B2, D1 and D7

采用 RFLP 和克隆文庫相結(jié)合的方法對膠州灣沉積物細(xì)菌多樣性進(jìn)行了調(diào)查, 研究中將文庫中序列相似性＞97%的克隆歸為同一OUT。該方法既快速準(zhǔn)確地對文庫內(nèi)細(xì)菌種類進(jìn)行分型, 又減少測序量。RFLP結(jié)果表明, 各文庫中多數(shù)OTUs由單個(gè)克隆產(chǎn)生。在以往微生物分子生態(tài)學(xué)研究中, 對于 16S rDNA克隆文庫一般分析50～100個(gè)陽性克隆即可反映環(huán)境樣品中的優(yōu)勢微生物類群[11]。本研究中, 雖然每個(gè)16S rDNA文庫分析了143～155個(gè)克隆, 但覆蓋率僅在22.38%到47.65%, 表現(xiàn)了膠州灣沉積物細(xì)菌的多樣性相當(dāng)豐富。

很多實(shí)驗(yàn)證明, 由于沉積物樣品和土壤樣品的復(fù)雜性, 其中的菌群多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水體等其他環(huán)境樣品中微生物的多樣性, 沉積物和土壤樣品中菌群微生物多樣性所能夠達(dá)到的范圍一直以來備受爭議[12]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得的文庫覆蓋率數(shù)值較低, 說明想要覆蓋沉積物樣品中所有 OTUs還需分析更大量的克隆。近來有對土壤的模擬仿真實(shí)驗(yàn)表明[13,14], 在阿拉斯加北部森林土壤中, 每克土壤樣品至少含有2 000到 5 000個(gè) OTUs, 每個(gè)樣品至少需要分析18 000個(gè)克隆才能全面描述土壤中菌群結(jié)構(gòu)的多樣性, 但是本實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⒎切枰采w樣品中的全部OTUs, 只能是在有限采樣的基礎(chǔ)上, 對膠州灣各站沉積物樣品的細(xì)菌群落做整體水平的評估。Rosenberg等也認(rèn)為, 不完全采樣并不影響對微生物群落結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)發(fā)育分析[15], 本實(shí)驗(yàn)中菌群在不同站位時(shí)空分布較明顯, 也說明只要分析適當(dāng)克隆數(shù)可以達(dá)到分析各微生物菌群結(jié)構(gòu)之間差異的目的。

3.2 沉積物中主要細(xì)菌類群多樣性

對我國對近岸海域沉積物微生物多樣性的研究報(bào)道較少, 戴欣等[16]和白潔等[17]應(yīng)用 16S rDNA 序列分析方法分別對南沙海區(qū)沉積物和黃海西北部沉積物中的微生物多樣性進(jìn)行了初步探索。結(jié)果表明,沉積物中菌群分別來自4個(gè)和10個(gè)門類; 肖慧[18]構(gòu)建16S rDNA文庫研究了青島、威海海域夏、冬兩季表層沉積物細(xì)菌多樣性, 發(fā)現(xiàn)夏季沉積物菌群最多包括 6個(gè)門類; 其他一些近海沉積物所包含菌群多數(shù)也不超過10個(gè)門類。李友訓(xùn)[19]采用細(xì)菌16S rDNA的V3和V4區(qū)對膠州灣部分站位沉積物細(xì)菌多樣性進(jìn)行了初步研究, 發(fā)現(xiàn) 13個(gè)門類的存在; 而本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明膠州灣沉積物細(xì)菌包括最多14個(gè)門類。由此可見, 與其他近岸區(qū)域沉積物相比較, 膠州灣細(xì)菌類群相當(dāng)豐富, 多樣性較高。

屬于γ-變形菌綱、δ-變形菌綱和酸桿菌門的克隆是膠州灣沉積物中存在的主要優(yōu)勢細(xì)菌類群。變形菌門類群是淺海沉積物中的主要類群[20], 該類群的代謝是海洋沉積物中最主要的細(xì)菌活動(dòng)。本研究 4個(gè)站位沉積物樣品的大部分 16S rDNA序列屬于該類群, 且優(yōu)勢類群是-δ和γ-變形菌綱, 這與國內(nèi)外有關(guān)海洋沉積物中微生物多樣性的報(bào)道一致[21,22]。變形菌門中 α-、β-、γ-、δ-和 ε-變形菌在膠州灣各站也均普遍存在, 并且每一門內(nèi)有許多系統(tǒng)發(fā)育類型的存在, 表明了膠州灣環(huán)境相對復(fù)雜, 能滿足不同代謝類型變形細(xì)菌的生存。酸桿菌門在 4個(gè)站位沉積物樣品均有發(fā)現(xiàn)且大量存在, 目前對酸桿菌的研究較少, 此類菌群一般主要是外界環(huán)境所引入, 發(fā)現(xiàn)于陸地環(huán)境, 膠州灣沉積物受陸地影響較大, 檢測到的酸桿菌門可能為陸源菌。此外, 酸桿菌門類群一般也認(rèn)為是生活在金屬污染區(qū)域等酸性較強(qiáng)的環(huán)境中[23], 酸桿菌門在膠州灣沉積物中的普遍存在說明膠州灣的環(huán)境可能存在受某些酸化影響的傾向。

Gray等[24]采用非培養(yǎng)方法對英國 Eagle灣表層沉積物進(jìn)行多樣性分析, 表明沉積物中有 6個(gè)主要類群, 分別是α-變形菌綱、δ-變形菌綱、γ-變形菌綱、梭菌門和浮霉菌門。Llobet-Brossa等[25]研究了德國Wadden海沉積物微生物群落組成, 發(fā)現(xiàn)擬桿菌門是主要類群, 其他類群含量較低。Urakawa等[26]基于16S rDNA文庫和RFLP方法研究日本Sagami灣和Tokyo灣沉積物的微生物多樣性, 主要為 γ-變形菌綱、δ-變形菌綱、ε-變形菌綱和疣微菌, 沒有α-變形菌綱。Zhang等[27]對污染海港沉積物細(xì)菌多樣性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn), 細(xì)菌優(yōu)勢類群為變形菌門、厚壁菌門、酸桿菌門和擬桿菌門等。可見不同地區(qū)近海沉積物中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有一定差別?？赡苁墙Ｅ応懙? 受陸地和人類活動(dòng)影響較大, 容易形成截然不同的微生物群落結(jié)構(gòu)。

3.3 細(xì)菌分布與環(huán)境特點(diǎn)

沉積物的環(huán)境和菌群的類型之間是互相選擇的[27], 沉積物樣品的微生物群落組成存在差別, 這種差別可能與地理位置相關(guān), 不同的水團(tuán)也容易受到環(huán)境的影響。Bowman 等[28]研究發(fā)現(xiàn), 在富營養(yǎng)化嚴(yán)重的水域中δ-變形菌類群的數(shù)量有增多趨勢。而在對東地中海[29]不同沉積物進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn), 疣微菌門在污染的沉積物中缺失。本研究中 δ-變形菌綱在D1站分布尤少, 這可能與D1站樣品基質(zhì)的特殊性有關(guān), 也很可能是由于D1站水流量大, 水體交換速率高, 污染程度相對小的原因所導(dǎo)致; 而疣微菌門在D1站分布較多也暗示了D1站環(huán)境的污染程度相對較輕。放線菌屬于高G + C 革蘭氏陽性菌, 本研究在膠州灣沉積物樣品中發(fā)現(xiàn)較多放線菌的存在,與 Ravenschlag[11]、張海艷[30]等的研究結(jié)果相一致,說明放線菌具有較好的環(huán)境適應(yīng)性, 常見于近海海洋沉積物中。浮霉菌門廣泛存在于海洋沉積物中, 本研究表明該菌在膠州灣沉積物中也是比較優(yōu)勢的類群, 與國外研究一致[29,31]。浮霉菌主要為厭氧菌類群,本實(shí)驗(yàn)中在 D7站浮霉菌門在各群落中所占的比例最大, 而在A5站所占比例最小。這可能由于D7站水較深, 沉積物處于相對貧氧的狀態(tài), 利于浮霉菌類生存。而A5站位于李村河口等附近, 陸源污染物排放量大, 耗氧相對也較大, 但浮霉菌分布卻較少,這種結(jié)果可能由于采樣季節(jié)夏季溫度高, 環(huán)境中個(gè)別細(xì)菌類群大量繁殖, 對其他類菌群造成一定掩蓋作用。以往的研究認(rèn)為, α-變形菌綱細(xì)菌在陸地土壤環(huán)境和海水中占優(yōu)勢, 但在海洋沉積物中極少[26];本研究在 4站位沉積物中均檢測到了該類群的普遍存在, 這一類群也可能是由沿岸陸上河流將部分泥沙帶入海區(qū)長期形成所致。在B2站位該類菌所占比例最少, 這可能由于該站位于灣內(nèi)深水區(qū), 且受人類活動(dòng)和河流注入影響很小, 此處水質(zhì)良好。

克隆文庫分析結(jié)果還表明存在某些細(xì)菌類群的分布具有站位特異性, 提示我們不同站位可能具有特殊的環(huán)境類型存在。對這些站位特異性細(xì)菌的進(jìn)一步研究對揭示不同環(huán)境中的特殊生態(tài)系統(tǒng)有重要意義。通過 16S rDNA分析還發(fā)現(xiàn), 具有較低 16S rDNA序列相似性(＜ 97 %)的序列(共142個(gè))可能代表著新的細(xì)菌種類, 與基因庫中16S rDNA表現(xiàn)較大差異的克隆子序列的存在, 表明膠州灣海洋沉積物生態(tài)系統(tǒng)中仍然蘊(yùn)藏著無法估量的資源, 還需要進(jìn)一步探索和研究。

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Diversity of bacterial community in sediments of Jiaozhou Bay

LIU Xin1,2, XIAO Tian1, ZHANG Wen-yan1,3, DONG Yi1,2, YUE Hai-dong1
(1. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Ocean University of China, College of Marine life Sciences, Qingdao 266003, China)

Feb., 10, 2010

sediment; microbial community; 16Sr DNA diversity; Jiaozhou Bay

The 16S rDNA clone library technique and PCR-RFLP analysis were applied to give a comprehensive view of the diversities and compositions of sediment bacterial communities at four sampling stations of Jiaozhou Bay. The 16S rDNA clone library analysis indicated that the sediments contained high diversities of bacteria and distributed in 15 known phyla in maximum, and some sequences were affiliated to uncultured bacteria. Proteobacteria and Acidobacteria were the dominant groups in the sediments. γ-Proteobacteria and δ-Proteobacteria, averagely accounting for 42% and 16.75% of the four libraries, respectively, were the most dominant classes in Proteobacteria. Members of Bacteroidetes, Planctomycetes and Actinobacteria were also comparatively dominant groups found in Jiaozhou Bay sediments. Bacterial community diversities differed in space, probably resulting from the special habitats of different microbial groups and also the different geographical locations in Jiaozhou Bay.

P736.21

A

1000-3096(2010)10-0001-06

2010-02-10;

2010-06-25

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30770234, 30910103914); 山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2006GG2205023)

劉欣(1980-), 女, 遼寧本溪人, 博士研究生, 主要從事海洋微生物多樣性研究工作, 電話： 0532-82898714, E-mail： liuxinatouc@sina.com

(本文編輯： 梁德海)