楊小佩，王 犖，徐翰晨，丁 君，常亞青，郝振林

( 大連海洋大學(xué)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023 )

仿刺參(Apostichopusjaponicus)由于具有豐富的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值，深受消費(fèi)者青睞，是我國(guó)北方主要的海水養(yǎng)殖品種之一[1]。近年來(lái)，我國(guó)仿刺參養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，池塘養(yǎng)殖已然成為仿刺參增養(yǎng)殖的重要模式[2-3]。養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)是一種復(fù)雜的水域生態(tài)系統(tǒng)，微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能在養(yǎng)殖環(huán)境中扮演著重要的角色，對(duì)維持水域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、水質(zhì)調(diào)控、疾病防控等方面均具有重要的作用[4-6]。因此，保持水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)微生態(tài)平衡，對(duì)于防治養(yǎng)殖環(huán)境惡化及促進(jìn)養(yǎng)殖生物健康生長(zhǎng)尤為關(guān)鍵[7-8]。

水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘微生物群落具有系統(tǒng)特異性，而當(dāng)前關(guān)于養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)微生物群落地域差異性相關(guān)方面的研究工作仍然相對(duì)匱乏。已有的研究表明，內(nèi)部因子和外部因子是主導(dǎo)養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的兩大因素[9-10]。內(nèi)部因子主要是指食物網(wǎng)中各物種之間的相互作用；外部因子主要是指養(yǎng)殖環(huán)境的理化因子，如營(yíng)養(yǎng)鹽、溫度、鹽度等[11]。其中，外部理化因子是影響水域生態(tài)系統(tǒng)菌群結(jié)構(gòu)的重要因素，季節(jié)的變動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入等變化均可造成養(yǎng)殖環(huán)境菌群種類(lèi)和豐度的改變，進(jìn)而影響?zhàn)B殖生物的生長(zhǎng)及健康[12-13]。

為解析仿刺參養(yǎng)殖池塘水體微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，筆者以中國(guó)北方典型岸基半開(kāi)放仿刺參養(yǎng)殖池塘為研究對(duì)象，利用高通量測(cè)序技術(shù)，揭示不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群地域性差異和共性，并初步探討水體菌群與其生境環(huán)境因子間的相互關(guān)系，進(jìn)一步查明影響水體菌群結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)環(huán)境因子，以期為仿刺參養(yǎng)殖池塘的精準(zhǔn)化管理和綠色健康養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選取長(zhǎng)海、營(yíng)口、樂(lè)亭和乳山作為北方典型岸基半開(kāi)放仿刺參養(yǎng)殖池塘(圖1)，池塘水深2～3 m，水域面積約0.1 km2，底質(zhì)均為泥質(zhì)，水源來(lái)自于近海海域，利用潮汐帶來(lái)的潮差進(jìn)水和排水。選取的仿刺參養(yǎng)殖池塘僅養(yǎng)殖仿刺參單一品種，全年不投喂飼料及益生菌，保證仿刺參自然生長(zhǎng)。

每個(gè)仿刺參養(yǎng)殖池塘均設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn)，利用有機(jī)玻璃采水器，于2018年8月采集上層(離水面30 cm處)和下層(離池底30 cm處)水樣各5 L，混勻。一部分水樣經(jīng)0.45 μm濾膜抽濾，用于水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)；另一部分經(jīng)0.22 μm醋酸纖維素濾膜抽濾后放置于無(wú)菌離心管中液氮保存，用于細(xì)菌總DNA的提取。不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)和細(xì)菌群落高通量測(cè)序樣品，均設(shè)置3個(gè)平行。

圖1 采樣點(diǎn)示意Fig.1 Sampling locations

1.2 環(huán)境因子測(cè)定

采用HACH(HQd)水質(zhì)分析儀器(美國(guó)HACH公司)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定溫度、鹽度、溶解氧、氧化還原電位(ORP)和pH。其他理化水質(zhì)參數(shù)測(cè)定方法按照GB 17378—2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》進(jìn)行。

1.3 DNA提取

選用OMEGA Soil DNA試劑盒提取仿刺參養(yǎng)殖池塘水體樣品總DNA，為確保DNA無(wú)降解、無(wú)污染，DNA樣品質(zhì)量濃度要求≥50 ng/μL，純度要求260 nm吸光度/280 nm吸光度(D260/D280)=1.8～2.0。利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA，條帶清晰完整無(wú)拖尾，質(zhì)量合格。

1.4 PCR擴(kuò)增與測(cè)序

細(xì)菌16S rRNA基因V3～V4片段的擴(kuò)增引物為341F(5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′)和806R(5′-GGACTACHVGGGTATCTAAT-3′)，應(yīng)用Illumina MiSeq測(cè)序平臺(tái)完成序列測(cè)序。

1.5 數(shù)據(jù)分析

測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理生成優(yōu)質(zhì)序列后，在97%相似水平下，采用Vsearch軟件進(jìn)行運(yùn)算分類(lèi)單元(OTU)聚類(lèi)得到運(yùn)算分類(lèi)單元。使用QIIME軟件包挑選出各運(yùn)算分類(lèi)單元的代表序列，并將所有代表序列與SILVA數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)進(jìn)行物種注釋?zhuān)Ａ糁眯艆^(qū)間大于0.7的注釋結(jié)果。使用R軟件進(jìn)行細(xì)菌多樣性及聚類(lèi)分析?；贐ray-Crutis算法構(gòu)建樣品菌群結(jié)構(gòu)圖。選用SPSS 19.0軟件中單因素方差分析進(jìn)行多樣本顯著性差異分析(α=0.05)。

2 結(jié) 果

2.1 高通量測(cè)序結(jié)果

4個(gè)地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘12個(gè)水體樣品共測(cè)得原始序列558 090條，過(guò)濾掉低質(zhì)量和短長(zhǎng)度序列，去除嵌合體序列后，共獲得有效序列444 373條，聚類(lèi)于14 544個(gè)運(yùn)算分類(lèi)單元。長(zhǎng)海、營(yíng)口、樂(lè)亭和乳山地區(qū)水體樣品中運(yùn)算分類(lèi)單元數(shù)目分別為1045±78、1351±453、1239±400和1213±132。組間平均測(cè)序覆蓋率均為97.83%～98.45%，能夠真實(shí)反映樣本菌群組成情況。

2.2 菌群α多樣性分析

不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群α多樣性指數(shù)表明，營(yíng)口和乳山地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群豐富度(以ACE指數(shù)和Chao1指數(shù)衡量)顯著(P<0.05)高于樂(lè)亭和長(zhǎng)海，長(zhǎng)海仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群豐富度最低；營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群多樣性(以Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)衡量)顯著高于其他3個(gè)地區(qū)(P<0.05)(表1)。

表1 水體菌群α多樣性指數(shù)Tab.1 Alpha diversity index of bacterial community in the water of sea cucumber culture ponds

2.3 優(yōu)勢(shì)菌群結(jié)構(gòu)特征分析

不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群結(jié)構(gòu)特征見(jiàn)圖2。根據(jù)物種注釋結(jié)果，4個(gè)地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體的細(xì)菌群落共有33門(mén)、50綱、75目、159科、532屬。在門(mén)水平上，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體優(yōu)勢(shì)菌群主要隸屬于變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)，二者相對(duì)豐度占比68.64%～89.34%。其中，變形菌門(mén)作為水體第一優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，相對(duì)豐度占比51.10%～71.98%。不同地區(qū)水體次優(yōu)勢(shì)菌門(mén)存在顯著性差異，長(zhǎng)海、乳山和樂(lè)亭次優(yōu)勢(shì)菌門(mén)均為擬桿菌門(mén)，相對(duì)豐度占比分別為26.46%、23.01%和17.35%；營(yíng)口次優(yōu)勢(shì)菌門(mén)為放線(xiàn)菌門(mén)，相對(duì)豐度為18.54%。長(zhǎng)海、乳山和樂(lè)亭第三優(yōu)勢(shì)菌門(mén)均為放線(xiàn)菌門(mén)，相對(duì)豐度占比分別為11.15%、8.98%和8.04%，營(yíng)口的第三優(yōu)勢(shì)菌門(mén)為擬桿菌門(mén)，相對(duì)豐度為17.57%。

在屬水平上，玫瑰變色菌屬(Roseovarius)、Kiloniella、遠(yuǎn)洋桿菌屬(CandidatusPelagibacter)、棕囊藻桿菌屬(Phaeocystidibacter)為不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體的優(yōu)勢(shì)菌屬，其次為假單胞菌屬(Pseudomonas)、假交替單胞菌屬(Pseudoalteromonas)和Pseudohongiella。其中，長(zhǎng)海、乳山和樂(lè)亭地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體第一優(yōu)勢(shì)菌群均隸屬于玫瑰變色菌屬，相對(duì)豐度占比分別為18.68%、

圖2 不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群結(jié)構(gòu)特征Fig.2 Characteristics of bacterial community in the water of sea cucumber culture ponds in different areas

24.46%和24.65%。然而，營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體第一優(yōu)勢(shì)菌群則隸屬于Kiloniella，相對(duì)豐度占比為23.07%。樂(lè)亭和乳山地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體次優(yōu)勢(shì)菌群均隸屬于遠(yuǎn)洋桿菌屬，相對(duì)豐度占比分別為11.57%和13.80%；長(zhǎng)海和營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體次優(yōu)勢(shì)菌屬分別為Planktomarina和玫瑰變色菌屬，相對(duì)豐度占比分別為12.88%和6.36%。

2.4 差異菌群結(jié)構(gòu)特征分析

利用Weighted Unifrac距離矩陣，對(duì)不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群結(jié)構(gòu)相似性進(jìn)行聚類(lèi)分析(圖3)。其中，樂(lè)亭與乳山水體菌群結(jié)構(gòu)相似度最高首先聚為一類(lèi)，其次與長(zhǎng)海聚為一類(lèi)，營(yíng)口地區(qū)則單獨(dú)聚為一類(lèi)。研究表明，夏季不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群結(jié)構(gòu)具有地域性差異，營(yíng)口水體菌群結(jié)構(gòu)顯著有別于其他3個(gè)地區(qū)。

圖3 不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群聚類(lèi)分析Fig.3 Cluster analysis of bacterial community in the water of sea cucumber culture ponds in different areas

為進(jìn)一步探究營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群結(jié)構(gòu)的地域性差異，在空間維度上對(duì)不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群進(jìn)行線(xiàn)性判別LEfSe分析，以查明不同地區(qū)所對(duì)應(yīng)的顯著性特異菌群(P<0.05)。基于LDA判別值大于3.5的判定標(biāo)準(zhǔn)，共有不同分類(lèi)水平的68個(gè)細(xì)菌類(lèi)群在4個(gè)地區(qū)之間存在顯著性差異(圖4)。長(zhǎng)海、樂(lè)亭和乳山3個(gè)地區(qū)顯著性?xún)?yōu)勢(shì)菌群相對(duì)集中于變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)。營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體差異菌群則主要隸屬于放線(xiàn)菌門(mén)和浮霉菌門(mén)。其中，放線(xiàn)菌門(mén)以酸微菌(Ilumatobacter)、尤澤比氏菌(Euzebya)和腈基降解菌(Nitriliruptor)為代表。浮霉菌門(mén)以浮霉菌科為代表。

圖4 不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群LEfSe分析Fig.4 LEfSe analysis of bacterial community in the water of sea cucumber culture ponds in different areas

2.5 環(huán)境因子監(jiān)測(cè)

根據(jù)GB 3097—1997《中華人民共和國(guó)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，所監(jiān)測(cè)的長(zhǎng)海、營(yíng)口、樂(lè)亭和乳山4個(gè)地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘夏季水體環(huán)境因子各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，均達(dá)國(guó)家海水二類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體pH 7.96～8.23，呈弱堿性；水溫23.88～26.23 ℃；鹽度27.30～28.60；溶解氧為7.19～8.22 mg/L。同時(shí)，水體理化指標(biāo)呈現(xiàn)出顯著地域性差異。其中，營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體總磷、化學(xué)需氧量和有機(jī)碳含量顯著高于其他地區(qū)。

表2 水體環(huán)境因子監(jiān)測(cè)Tab.2 Environmental factors in water samples

2.6 細(xì)菌群落影響因素

冗余分析(RDA)常用于解析細(xì)菌群落與其生境環(huán)境因子間的相互關(guān)系。門(mén)水平下，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群相對(duì)豐度與環(huán)境因子冗余分析結(jié)果見(jiàn)圖5。蒙特卡羅排序檢驗(yàn)顯示，總有機(jī)碳、化學(xué)需氧量、磷酸鹽、總磷、溫度與水體菌群間存在顯著的相關(guān)性(P<0.05)，影響水體菌群的主導(dǎo)環(huán)境因子為總有機(jī)碳和化學(xué)需氧量，其次為磷酸鹽、總磷和溫度。其中，總有機(jī)碳、化學(xué)需氧量和磷酸鹽與營(yíng)口仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群相對(duì)豐度呈現(xiàn)出正相關(guān)性，與長(zhǎng)海、樂(lè)亭和乳山水體菌群相對(duì)豐度呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)。氨氮和硝態(tài)氮與長(zhǎng)海、樂(lè)亭和乳山水體菌群之間的影響作用呈正相關(guān)，與營(yíng)口呈負(fù)相關(guān)。

圖5 菌群與環(huán)境因子RDA分析Fig.5 RDA analysis between bacterial communities and environmental factors

水體優(yōu)勢(shì)菌群與主導(dǎo)環(huán)境因子間的相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)相關(guān)性系數(shù)的大小，確定各種菌群與環(huán)境因子的相關(guān)性水平。本試驗(yàn)中，水體放線(xiàn)菌門(mén)與總磷含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明放線(xiàn)菌門(mén)受水中總磷影響較為顯著。浮霉菌門(mén)和Kiloniella與有機(jī)物含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)高于0.910，表明浮霉菌門(mén)和Kiloniella受有機(jī)物含量影響極顯著。玫瑰變色菌屬(Roseovarius)與總有機(jī)碳含量和化學(xué)需氧量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.818、-0.801，表明玫瑰變色菌屬與總有機(jī)碳含量和化學(xué)需氧量具有極強(qiáng)的相關(guān)性。此外，變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)與主導(dǎo)環(huán)境因子間無(wú)顯著相關(guān)性。

表3 水體優(yōu)勢(shì)菌群與主導(dǎo)環(huán)境因子相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis between dominant bacterial communities and environmental factors in water

3 討 論

3.1 不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群多樣性

微生物是池塘養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其數(shù)量眾多且種類(lèi)豐富，在物質(zhì)循環(huán)和轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，對(duì)于維持養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)微生態(tài)平衡及促進(jìn)養(yǎng)殖生物健康生長(zhǎng)具有重要的作用[14]。水體菌群物種豐度和多樣性受環(huán)境因子的共同調(diào)控[15-17]。其中，溫度是影響菌群多樣性和豐富度的重要因素[18-19]。已有研究表明，高溫通過(guò)加速細(xì)菌體內(nèi)酶活性，控制其增殖代謝速率，使微生物迅速繁殖，多樣性增加[20]。此外，有機(jī)物含量與菌群多樣性具有顯著的相關(guān)性[21]，水體添加有機(jī)物質(zhì)后，菌群多樣性明顯增加[22]。同時(shí)，有機(jī)物質(zhì)的分解過(guò)程也加速了營(yíng)養(yǎng)鹽的流動(dòng)，為細(xì)菌生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的條件，使菌群結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[23]。營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群多樣性顯著高于其他3個(gè)地區(qū)(P<0.05)，這主要是因?yàn)橄募緺I(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體溫度和有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較高，為微生物的繁殖棲息提供有利的條件，因此導(dǎo)致該地區(qū)水體菌群多樣性高于其他地區(qū)。

3.2 不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群特征

本試驗(yàn)中，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體夏季優(yōu)勢(shì)菌群均隸屬于變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)，二者相對(duì)豐度占比超過(guò)68.64%，與已報(bào)道的仿刺參養(yǎng)殖池塘水體優(yōu)勢(shì)菌群相似[24-26]。其中，變形菌門(mén)作為第一優(yōu)勢(shì)菌門(mén)(相對(duì)豐度占比高達(dá)51.10%以上)，主要是因?yàn)槠湓谠松锓肿由飳W(xué)分類(lèi)或表型分類(lèi)中占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)[27]。而擬桿菌門(mén)作為次優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，是海洋浮游細(xì)菌的重要組成部分，其門(mén)下的黃桿菌綱和鞘脂桿菌綱與水中蛋白質(zhì)代謝、氨基酸代謝及脂肪代謝等生物學(xué)過(guò)程有關(guān)，仿刺參養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的殘餌及糞便等有機(jī)質(zhì)的分解，造成擬桿菌門(mén)含量增多，使其成為仿刺參養(yǎng)殖池塘水體次優(yōu)勢(shì)菌門(mén)[28]。在屬水平上，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體夏季優(yōu)勢(shì)菌屬主要為玫瑰變色菌屬、遠(yuǎn)洋桿菌屬、Kiloniella和棕囊藻桿菌屬。

種群遺傳學(xué)和群落生態(tài)學(xué)研究者發(fā)現(xiàn)，由于隨機(jī)分布或環(huán)境選擇，不同地區(qū)環(huán)境中均包含有一些獨(dú)特的細(xì)菌種群，環(huán)境微生物的分布存在顯著地域性差異[29]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群結(jié)構(gòu)存在顯著地域性差異(P<0.05)。其中，長(zhǎng)海、樂(lè)亭和乳山仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群相對(duì)豐度聚為一類(lèi)，營(yíng)口仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群聚為一類(lèi)。LEfSe分析表明，營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體差異菌門(mén)主要為放線(xiàn)菌門(mén)和浮霉菌門(mén)。微生物群落組成對(duì)環(huán)境差異有著較強(qiáng)的敏感性，菌群結(jié)構(gòu)與其環(huán)境因素密切相關(guān)，不同形態(tài)營(yíng)養(yǎng)元素含量、水體理化指標(biāo)等因子的改變均會(huì)導(dǎo)致水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及功能發(fā)生變化[30-34]。放線(xiàn)菌門(mén)與磷含量密切相關(guān)，水體中總磷含量的增加會(huì)促進(jìn)放線(xiàn)菌的生長(zhǎng)繁殖[35-36]。浮霉菌門(mén)主要為氨氧化細(xì)菌、厭氧氨氧化細(xì)菌和異養(yǎng)細(xì)菌，部分浮霉菌門(mén)微生物不僅能耐受高質(zhì)量濃度有機(jī)碳，其代謝過(guò)程也高度依賴(lài)環(huán)境中有機(jī)物含量，相對(duì)豐度隨總有機(jī)碳質(zhì)量濃度和化學(xué)需氧量升高而增加[37-43]。營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體差異菌門(mén)特征與其水中較高的磷和有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出一致性。

屬水平上，營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群豐富度代表性菌屬為Kiloniella，其相對(duì)豐度與有機(jī)物(總有機(jī)碳和化學(xué)需氧量)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。Kiloniella包含多種酶，如色氨酸脫氨酶、堿性磷酸酶、亮氨酸芳酰胺酶及胰蛋白酶等[29]，可以水解DNA，同時(shí)具有利用有機(jī)物中碳源的特性[44-45]。營(yíng)口地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體中豐富的總有機(jī)碳和較高的化學(xué)需氧量，為Kiloniella的生長(zhǎng)提供了有利條件，是其成為營(yíng)口地區(qū)水體第一優(yōu)勢(shì)菌屬的主要原因。此外，Kiloniella具有生物修復(fù)潛力，利用硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮作為末端電子受體進(jìn)行反硝化作用，可以有效去除水中亞硝態(tài)氮污染物含量[46]。Kiloniella作為仿刺參養(yǎng)殖池塘水體中的優(yōu)勢(shì)菌屬，可以在一定程度上為仿刺參健康生長(zhǎng)提供優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境。此外，長(zhǎng)海、樂(lè)亭和乳山地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體第一優(yōu)勢(shì)菌屬為玫瑰變色菌屬，其相對(duì)豐度與有機(jī)物含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。玫瑰變色菌屬作為有氧產(chǎn)氧的光合細(xì)菌，在暗光、少碳限制條件下，其競(jìng)爭(zhēng)能力超過(guò)化學(xué)趨化菌，成為最具代謝活性的細(xì)菌[47-49]。水體中有機(jī)物(總有機(jī)碳和化學(xué)需氧量)含量越低，玫瑰變色菌屬新陳代謝活性越強(qiáng)、競(jìng)爭(zhēng)能力越大，相對(duì)豐度占比越高[50-51]。長(zhǎng)海、樂(lè)亭和乳山地區(qū)水體中有機(jī)質(zhì)含量較低，為玫瑰變色菌屬細(xì)菌的繁殖提供了有利的條件。由此可見(jiàn)，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘差異菌群相對(duì)豐度特征與其主導(dǎo)環(huán)境因子地域性差異相吻合。

3.3 不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體差異菌群及其影響因素

微生物菌群特征是其生境環(huán)境因子的反映，與環(huán)境理化性質(zhì)密切相關(guān)且相互限制影響[52]。蒙特卡羅排序檢驗(yàn)和冗余分析結(jié)果顯示，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群與其生境環(huán)境因子之間存在顯著性相關(guān)，影響水體菌群的主導(dǎo)環(huán)境因子為總有機(jī)碳和化學(xué)需氧量，其次為磷酸鹽、總磷和溫度，且所有主導(dǎo)環(huán)境因子均呈現(xiàn)出顯著地域性差異。值得重視的是，主導(dǎo)環(huán)境因子總有機(jī)碳和化學(xué)需氧量均是反映水體環(huán)境有機(jī)物含量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。有機(jī)物不僅能為微生物提供碳源和能量，還能提供其生長(zhǎng)繁殖所需的氮、磷、硫、鐵等營(yíng)養(yǎng)元素，水中有機(jī)質(zhì)含量能夠直接影響細(xì)菌的生物量和組成，進(jìn)而對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的塑造起重要作用，是影響菌群結(jié)構(gòu)變化的重要因素[53-54]。如擬桿菌門(mén)的某些細(xì)菌能夠利用N-乙?；?D-葡萄糖胺、浮游植物產(chǎn)生的高分子質(zhì)量的溶解態(tài)有機(jī)碳[55]；交替單胞菌目細(xì)菌能夠利用N-乙?；?D-葡萄糖胺，降解芳香族化合物，進(jìn)行甲基營(yíng)養(yǎng)代謝[56]；玫瑰桿菌(Roseobacter)類(lèi)群可以利用二甲基巰丙酸內(nèi)鹽、有機(jī)酸及浮游植物來(lái)源的碳水化合物[57]。另外，磷和溫度也可以通過(guò)促進(jìn)或抑制菌群生長(zhǎng)繁殖而對(duì)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群產(chǎn)生一定的影響[58]。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同地區(qū)仿刺參養(yǎng)殖池塘水體菌群呈現(xiàn)出顯著的地域性差異，化學(xué)需氧量和總有機(jī)碳是影響水體菌群結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)環(huán)境因子。因本試驗(yàn)僅局限于夏季特定時(shí)間點(diǎn)，未能揭示仿刺參池塘養(yǎng)殖水體環(huán)境微生物群落的季節(jié)演替特征。后續(xù)需進(jìn)一步針對(duì)不同季節(jié)不同地域開(kāi)展大尺度的仿刺參養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)微生物群落動(dòng)態(tài)變化，以期為仿刺參養(yǎng)殖池塘管理提供精準(zhǔn)的科學(xué)指導(dǎo)。