亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        水庫沉積物氨氧化微生物豐度研究

        2018-01-17 03:15:27
        東北水利水電 2018年1期
        關(guān)鍵詞:拷貝數(shù)庫區(qū)沉積物

        李 雪

        (1.遼寧省鞍山水文局,遼寧鞍山 114039;2.大連理工大學,遼寧大連 116024)

        0 引言

        氨氧化微生物主要包括氨氧化細菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA),是氨氧化過程中起主要作用的角色,氨氧化過程是硝化反應中一個環(huán)節(jié),而硝化作用又是氮循環(huán)過程中關(guān)鍵的步驟,所以,氨氧化微生物的研究對更好地了解氮循環(huán)至關(guān)重要。硝化反應的實質(zhì)就是在微生物的作用下,將氨氮轉(zhuǎn)化為硝氮的過程。在氨氧化過程中,氨單加氧酶基因(amoA)編碼的酶起至關(guān)重要的作用[1],人們一直認為只有氨氧化細菌含有這種基因,直到海洋中分離出來了第一株泉古菌,人們才意識到了不是只有氨氧化細菌才有這種功能。逐漸的,氨氧化古菌被人們認為存在于多種生境中。多年以來,關(guān)于AOB、AOA在各種生境中的豐度得到了深入而廣泛的研究。Wang[2]等人在對水庫沉積物和鄰近土壤進行研究時發(fā)現(xiàn)AOA最高豐度依次出現(xiàn)在無植被生長的河邊土壤、水庫沉積物、種植蘆葦?shù)暮舆呁寥篮娃r(nóng)田土壤。Liu等人發(fā)現(xiàn)在三峽水庫好氧缺氧交替進行的條件下,AOA更適應生存[3]。

        當前對于淡水生境例如飲用水水庫沉積物中在氮循環(huán)中起作用的微生物的研究較少,碧流河水庫是大連市重要的水源工程,由于水庫水土流失嚴重,每一年都有大量的氮、磷、鉀、農(nóng)藥等隨著泥沙流入該水庫,有潛在的可能會破壞水庫中氮循環(huán)的平衡,甚至會造成水體富營養(yǎng)化。為了掌握水庫氮循環(huán)及氮代謝情況和維持生態(tài)穩(wěn)定,本課題主要針對遼寧省大連市碧流河水庫庫區(qū)沉積物中參與氮循環(huán)的微生物AOA和AOB的豐度進行研究,探究在不同的環(huán)境條件影響下秋季平水期和春季枯水期水庫沉積物中AOA和AOB豐度的變化情況。

        1 概述

        AOB是氨氧化過程中起關(guān)鍵作用的微生物,屬于變形菌的β和γ亞綱。AOB的存在范圍可分為淡水沉積物、污水、土壤和海洋4個生態(tài)類群。為了維持各類生態(tài)系統(tǒng)的平衡,環(huán)境因子對AOB影響已被廣泛研究。銨作為AOB的底物,與AOB的豐度有著密切的聯(lián)系,AOB的豐度與銨的濃度呈正相關(guān)[4]。AOB的豐度受pH的影響,季節(jié)的改變和降雨的多少也會改變pH和AOB的相關(guān)性。pH較低時,銨被轉(zhuǎn)化為氨,改變底物濃度,從而改變AOB的豐度[4]。溫度對AOB豐度的影響,要根據(jù)實際的情況來分析。生物酶要求合適的溫度才能發(fā)揮作用,不同物種往往有其最適生長溫度,所以溫度變化會影響AOB豐度。深度對沉積物中AOB的豐度影響顯著,可能與其不同深度溶解氧不同有關(guān),氧的可利用性對于海洋、湖泊、土壤和沉積物等各類生境中AOB豐度及其重要。微生物能分解有機物質(zhì),促進腐殖質(zhì)的形成,一般來說,水生系統(tǒng)中微生物的數(shù)量與有機質(zhì)的含量呈正相關(guān)。

        AOA在土壤、淡水、沉積物等各類生態(tài)環(huán)境中被廣泛關(guān)注,并在自然界中起到了關(guān)鍵作用。近年來,微生物學一個顯著的成就就是發(fā)現(xiàn)了常溫型泉古菌中的一個功能類群—氨氧化古菌。AOA在銨濃度低時更加活躍,AOA適宜生長的溫度比較寬泛,在低溫或者非常高的溫度環(huán)境下,AOA的分布比較廣泛。在多數(shù)土壤環(huán)境中,當pH值低至3.7時,AOA比AOB更占優(yōu)勢,AOA的豐度隨著pH的升高而降低[5]。

        2 實驗方法

        該課題研究的沉積物樣品分別取自2014年10月秋季平水期和2015年4月春季枯水期的碧流河水庫庫區(qū),主要對碧流河水庫上游、中游和下游的10個不同地點進行取樣。

        2.1 沉積物樣品理化指標的測定

        對實驗樣品主要測的指標有:溫度、氨氮、水深、硝氮、亞硝氮、pH值、有機質(zhì)。取一部分沉積物樣品,在50℃的條件下烘干后研磨,并用1 mm篩濾過。濾過的烘干土樣用飽和氯化鉀溶液處理,然后采用納氏試劑光度法和離子色譜測其氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量,采用PHS-25型酸度計測其pH值,利用重鉻酸鉀氧化法測定有機質(zhì)含量。

        2.2 沉積物中amoA基因定量分析實驗

        1)沉積物樣品的DNA提取與檢測

        利用土壤微生物DNA強力提取試劑盒來提取沉積物樣品的DNA,提取的DNA濃度以及純度用微量分光光度計測定。

        2)標準質(zhì)粒的培養(yǎng)與定量

        首先選取含有AOB和AOA的沉積物,提取DNA,然后進行聚合酶鏈式反應、割膠回收、鏈接克隆挑菌,把挑出的菌放到培養(yǎng)基里培養(yǎng),之后采用質(zhì)粒提取試劑盒提取質(zhì)粒,最后用儀器超微量紫外分光光度計測定提取的質(zhì)粒的濃度和純度,標準質(zhì)粒的拷貝數(shù)的計算公式如下[6]:

        6.02×1023(拷貝數(shù)/mol)×濃度(g/ml)/MV(g/mol)=拷貝數(shù)/ml

        其中,MV=3 000 bp×660 dalton/bp=1.98×106daltons

        最后把提取的標準質(zhì)粒放到-20℃的條件下保存用于接下來的實驗。

        3)AOB和AOA的amoA基因熒光定量分析實驗

        用定量反應的試劑和引物[7]以及提取好的質(zhì)粒做AOB和AOA的定量實驗,定量反應均在定量分析儀上進行,熒光定量反應引物及反應條件見表1、反應組分見表2,最后對熒光定量實驗的最終數(shù)據(jù)進行準確的分析,從而得出AOB和AOA的拷貝數(shù)。

        表1 實驗使用的引物和反應條件

        表2 熒光定量實驗反應組分(AOA和AOB)

        2.3 統(tǒng)計學分析方法

        實驗主要利用軟件統(tǒng)計產(chǎn)品與服務解決方案(SPSS)中的皮爾森相關(guān)性統(tǒng)計學方法分析AOA和AOB豐度和沉積物理化因子之間的關(guān)系。

        3 庫區(qū)沉積物氨氧化微生物豐度研究

        3.1 沉積物理化指標性質(zhì)初步研究

        水庫沉積物對水庫水質(zhì)有重要影響,并且氨氧化微生物的生長和豐度有可能受到沉積物環(huán)境因素的影響,所以了解沉積物所處的環(huán)境條件有助于更好地分析沉積物中AOA和AOB的豐度受環(huán)境因子影響的變化情況。課題選取的是碧流河水庫庫區(qū)沉積物,2個時期各個采樣點的詳細資料和理化指標見圖1。

        圖1 碧流河水庫庫區(qū)8個采樣點的理化性質(zhì)

        實驗中各個采樣點分別來自碧流河水庫庫區(qū)上中下游不同位置。從圖1中可知沉積物中亞硝氮的含量較低,可以忽略。2個季節(jié)沉積物中的氨氮含量均為下游最多,中游次之,上游最少,硝氮的濃度都很低。同一個季節(jié),不同采樣點水深、氨氮和有機質(zhì)3個環(huán)境因子差異較大,而其他的環(huán)境因子之間的差異較??;同一個采樣點,不同季節(jié)溫度和氨氮2個環(huán)境因子差異較大,而其他的環(huán)境因子之間的差異較小。

        3.2 沉積物中AOB和AOA的基因定量分析實驗

        3.2.1 沉積物的DNA提取結(jié)果與分析

        各個樣品提取的DNA的濃度在13.1~28.5 ng/μl,純度較高。

        3.2.2 沉積物中AOB和AOA的amoA基因定量結(jié)果分析

        分別對AOA和AOB的amoA基因的質(zhì)粒進行1∶5的等梯度稀釋,用稀釋得到的5個標準點繪制標準曲線,在實驗中得到R2≥0.98的標準曲線。熒光定量標準曲線的詳細結(jié)果見表3,標準曲線準確性良好。

        表3 AOA和AOB的amoA基因熒光定量實驗標準曲線結(jié)果

        圖2 采樣點沉積物中AOB和AOA的amoA基因數(shù)量比較結(jié)果

        在碧流河水庫庫區(qū)16個樣品中,兩個季節(jié)均含有大量amoA基因。根據(jù)圖2(a)得出,2014年10月秋季平水期樣品沉積物中AOB的amoA基因拷貝數(shù)在8.07×107~1.81×109拷貝數(shù)/克干土之間,而AOA的amoA基因拷貝數(shù)在2.12×107~8.92×108拷貝數(shù)/克干土之間,AOB的amoA基因拷貝數(shù)大于AOA,多出了1~2個數(shù)量級,秋季平水期不同采樣點之間的AOB和AOA的豐度的差異很大。從圖1(b)得出,2015年4月春季枯水期樣品沉積物中AOB的amoA基因拷貝數(shù)在1.13×108~1.18×109拷貝數(shù)/克干土之間,而 AOA 的amoA基因拷貝數(shù)在3.58×107~1.01×108拷貝數(shù)/克干土之間,AOB的amoA基因拷貝數(shù)明顯多于AOA,同樣多出了1~2個數(shù)量級,春季枯水期不同采樣點之間的AOB和AOA的豐度的差異也很大??傮w來看,沉積物中AOB的豐度大于AOA,在碧流河水庫庫區(qū)沉積物氨氧化過程中更占優(yōu)勢,先前的研究表明在很多環(huán)境中AOB多于AOA,在紅樹林沉積物、河流沉積物和氨氮污染的濕地(潮灘)[8]中,AOB更有優(yōu)勢,與此次實驗研究結(jié)果一致。兩個季節(jié)AOB豐度最高值出現(xiàn)在氨氮濃度高的庫區(qū)下游地帶。

        圖3 2014年10月和2015年4月同一采樣點底泥沉積物中AOB和AOA的amoA基因數(shù)量比較結(jié)果

        由圖3可以看出,2014年10月秋季沉積物樣品中的AOB的豐度普遍高于2015年4月春季樣品的,2014年10月庫區(qū)沉積物中AOA的豐度普遍低于2015年4月,總體來看,AOB的豐度增加的同時AOA豐度減少了,這也更加證明了AOB和AOA存在競爭關(guān)系。實驗中,AOA和AOB的豐度對于季節(jié)的變化并不明顯,表明了AOA和AOB的豐度對于兩個時期水庫環(huán)境的改變適應性很強。

        3.3 沉積物中AOB和AOA的豐度與環(huán)境因素之間的相關(guān)性分析

        運用皮爾森相關(guān)性分析的是每個地點的AOA和AOB豐度與環(huán)境因素的之間相關(guān)性。結(jié)果見表4:AOB的豐度與溫度呈顯著的負相關(guān)性,而與水深、有機質(zhì)、氨氮、亞硝氮均呈正相關(guān)性;AOA的豐度隨著硝氮的升高而降低。

        近些年來,很多科學家探索了pH對于AOA和AOB豐度的影響,該課題得出的結(jié)論是pH與AOB和AOA的相關(guān)性不大,可能是因為采樣點pH差異不大導致的。實驗發(fā)現(xiàn)AOB的豐度與氨氮呈一定的正相關(guān)性,而AOA的豐度隨氨氮濃度升高而降低。亞硝氮與氨氮類似,是氨氧化過程的反應基質(zhì),大多數(shù)情況下,正如實驗中研究發(fā)現(xiàn)一樣,亞硝氮對于AOB呈正相關(guān)性。

        表4 AOB和AOA豐度和環(huán)境因素的相關(guān)性分析

        研究發(fā)現(xiàn),水深對AOB呈正相關(guān),隨著深度的增加,氧的含量越少,AOB對氧的競爭能力越差。之前研究表明AOB豐度隨著水深的增加而減少[9],而此次實驗得到的結(jié)果卻是相反的,可能是由于其他環(huán)境因素影響導致的。有機質(zhì)對AOB呈正相關(guān),但是與AOA呈負相關(guān),可能是因為其他環(huán)境因素對AOA共同影響導致的。

        4 結(jié)語

        1)碧流河水庫庫區(qū)沉積物中含有大量氨氧化微生物,AOB的豐度大于AOA,說明AOB在碧流河水庫庫區(qū)沉積物氨氧化過程中更占優(yōu)勢,也充分說明了AOB對于碧流河水庫庫區(qū)沉積物的適應性更強。2014年10月秋季沉積物中的AOB的豐度高于2015年4月春季樣品的,而2014年10月秋季沉積物中AOA的豐度少于2015年4月春季樣品的,總體來看AOB豐度增加的同時AOA減少了。

        2)AOA和AOB的豐度受環(huán)境因素的影響不同,AOB與溫度呈一定的負相關(guān)性,而與水深、有機質(zhì)、氨氮、亞硝氮均呈一定的正相關(guān)。AOA與硝氮呈顯著的負相關(guān)。表明兩個時期的樣品中AOA和AOB的豐度受到多個環(huán)境因素的共同影響且受到的主要環(huán)境影響因素不一致。

        [1]劉正輝,李德豪.氨氧化古菌及其對氮循環(huán)貢獻的研究進展[J].微生物學通報,2015(04):774—782.

        [2]Wang,X,et al.,Abundance and community structure of ammonia-oxidizing microorganisms in reservoir sediment andadjacentsoils[J].AppliedMicrobiologyandBiotechnology,2014,98(4):1883—1892.

        [3]Kuypers M M M,Sliekers A O,Gaute L,et al.Anaerobic ammonium oxidation by anammox bacteria in the Black Sea[J].Nature,2003,422:608—611.

        [4]Gerrity S,Clifford E,Kennelly C,et al.Ammonia oxidizing bacteria and archaea in horizontal flow biofilm reactors treating ammonia-contaminated air at 10 degrees C[J].Journal of Industrial Microbiology&Biotechnology.2016,43(5):651—661.

        [5]Erguder,T.H,et al,Environmental factors shaping the ecological niches of ammonia-oxidizing archaea[J].Fems Microbiology Reviews,2009,33(5):855—869.

        [6]LimJ,ShinS.G.,LeeS,etal.Designanduseofgroup-specific primers and probes for real-time quantitative PCR[J].FrontiersofEnvironmentalScience&EngineeringinChina.2011,5(1):28—39.

        [7]洪義國,李猛,顧繼東.海洋氮循環(huán)中細菌的厭氧氨氧化[J].微生物報,2009,49:281—286.

        [8]Zheng Y L,Hou L J,Liu M,et al.Diversity,abundance,andactivity of ammonia-oxidizing bacteria and archaea in Chongming eastern intertidal sediments[J].Applied Microbiology andBiotechnology,2013,97(18):8351—8363.

        [9]岳冬梅,田夢,宋煒,等.太湖沉積物中氮循環(huán)菌的微生態(tài)[J].微生物學通報,2011,38(4):555—560.

        猜你喜歡
        拷貝數(shù)庫區(qū)沉積物
        丹江口庫區(qū)加強文物保護(之一)
        晚更新世以來南黃海陸架沉積物源分析
        海洋通報(2022年2期)2022-06-30 06:07:04
        渤海油田某FPSO污水艙沉積物的分散處理
        海洋石油(2021年3期)2021-11-05 07:43:12
        線粒體DNA拷貝數(shù)變異機制及疾病預測價值分析
        水體表層沉積物對磷的吸收及釋放研究進展
        胎兒染色體組拷貝數(shù)變異與產(chǎn)前超聲異常的相關(guān)性分析
        突變理論在庫區(qū)移民后期扶持成效評估中的應用
        庫區(qū)防護工程社會穩(wěn)定風險識別
        廣東河源萬綠湖庫區(qū)的“雙音話”
        討論用ICP-AES測定土壤和沉積物時鈦對鈷的干擾
        日韩一区二区三区人妻免费观看| av无码精品一区二区乱子| 国产亚洲高清在线精品不卡| 视频区一区二在线观看| 精品+无码+在线观看| 久久人人玩人妻潮喷内射人人| 亚洲人成人99网站| 亚洲一区二区av免费观看| 日本边添边摸边做边爱| 国产成人久久精品激情| 国产精品1区2区| 国产成人高清视频在线观看免费| 日本道色综合久久影院| 草草久久久无码国产专区| 国产又黄又爽又无遮挡的视频| 久久亚洲国产高清av一级| 精品亚洲成a人在线观看| 国产午夜精品久久久久免费视| 在线天堂中文一区二区三区| 极品少妇高潮在线观看| 久久久中文久久久无码| 日韩一欧美内射在线观看| 精品亚洲不卡一区二区| 亚洲va视频一区二区三区| 亚洲av无码久久精品蜜桃| 国产精品爆乳在线播放 | av鲁丝一区鲁丝二区| 中文字幕中乱码一区无线精品| 97精品人妻一区二区三区蜜桃| 极品粉嫩小泬无遮挡20p| 中文字幕久久久久久久系列| 国产午夜福利小视频在线观看| 美女露内裤扒开腿让男人桶无遮挡| 久久天天躁夜夜躁狠狠躁2022 | 99国产免费热播视频| 一区二区三区人妻在线| 国产欧美日韩中文久久| 高潮毛片无遮挡高清免费 | 91精品福利一区二区三区| 99麻豆久久久国产精品免费| 国产偷窥熟女精品视频|