大黄鱼养殖环境中浮游细菌和浮游病毒的遗传多样性研究

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细菌和病毒作为海洋生态系统中重要的两类微生物,具有极高的丰度和极丰富的多样性,在全球物质循环和能量流转过程中发挥着重要的作用。在海洋环境中,浮游细菌和病毒的群落结构复杂,随着环境变化而发生改变,同时又反过来影响着环境。海水养殖环境是一类特殊的海洋环境,养殖活动给养殖环境输入了大量的营养物质,影响着养殖环境中微生物的群落结构。基于此,本论文调查分析了宁德近海大黄鱼养殖环境和非养殖环境浮游细菌和浮游病毒的丰度和遗传多样性及其在时间尺度上的变化趋势、大黄鱼不同部位的可培养和不可培养微生物的群落结构,试图揭示海水养殖环境下的微生物群落结构和多样性及养殖行为对微生物群落结构的影响。主要研究结果如下:1.利用流式细胞技术对宁德近海大黄鱼养殖环境和非养殖环境的浮游细菌和浮游病毒丰度进行了为期一年的检测。结果表明,养殖环境浮游细菌和浮游病毒均显示出极高的丰度,浮游细菌丰度范围为:3.21×105-5.16×106cellsmL-1,浮游病毒丰度范围为:9.07×106-4.22×107 particles mL-1。两者在时间尺度上均呈现明显的变化规律,在7月高温季节丰度最高,而1月低温季节丰度相对较低;在所有季节,养殖环境浮游细菌和浮游病毒的丰度均高于非养殖环境。2.以细菌16SrDNAV3-V4区作为标记基因,利用高通量测序手段研究大黄鱼养殖环境和非养殖环境浮游细菌群落结构和多样性。结果表明,宁德近海浮游细菌有很高的多样性,优势群落为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、梭杆菌门、厚壁菌门、酸杆菌门等类群。各个样品中相对丰度最高细菌类群为变形菌门,达到38.4%-89.8%。在低温季节(1月和次年1月)养殖环境拟杆菌门细菌相对丰度显著高于非养殖环境。养殖环境和非养殖环境细菌群落中拟杆菌门细菌相对丰度在季节性呈现出相反的变化趋势,养殖环境中季节性变化为先降低后升高,1月、9月和次年1月相对丰度高,而5月和7月相对丰度低;在非养殖环境中则呈现出高温季节(7月和9月)相对丰度高,低温季节相对丰度低的变化现象。3.以浮游病毒一类重要的辅助代谢基因——phoH基因为标记基因,采用高通量测序的手段,对养殖环境和非养殖环境浮游病毒多样性和群落结构进行研究。结果表明,宁德近海海洋环境中主要类群为Group 1、Group 2、Group 3、Group 4和Group5。其中Group 1和Group 3相对丰度较高,而Group 4相对丰度最少。在浮游病毒类型上,浮游病毒群落主要由侵染异养细菌的噬菌体组成,其次为蓝细菌病毒,并未发现养殖环境和非养殖环境间浮游病毒群落结构差异和季节性变化特征。聚类分析结果显示宁德近海浮游病毒群落与同为海洋环境大西洋马尾藻海域相似。4.以16S rDNA V3-V4保守区域保守作为分子标记物,通过高通量测序技术,分别对处于不同生长阶段(7月龄和15月龄)大黄鱼体表黏液和不同肠段菌群结构进行研究。研究表明,大黄鱼不同部位菌群均具有极高的多样性,优势菌群为变形菌门、厚壁菌门、梭杆菌门和放线菌门等。不同的生长阶段,大黄鱼体表和肠道菌群结构存在一定的差异,在大黄鱼粘液环境细菌群落中1月(7月龄)变形菌门细菌相对丰度显著低于9月(15月龄),而在肠道环境中变形菌门细菌相对丰度呈现出相反的变化规律。无论是粘液环境还是肠道环境的细菌群落中,梭杆菌门细菌相对丰度细菌均出现9月高于1月的现象。通过对比养殖水环境、粘液环境及肠道环境优势菌群结构发现,粘液环境和肠道环境优势菌群更相似,而养殖水环境中变形菌门细菌的季节性变化规律与粘液环境变形菌门细菌的变化规律一致,与肠道环境相反,在一定程度上反映了粘液环境与养殖水环境之间的密切联系。5.利用Zobell 2216E培养基从大黄鱼体表粘液及大黄鱼前、中、后肠内容物中分离出57株细菌。这些菌在门分类水平上属于放线菌门、厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门,与肠道微生物的高通量数据结果相一致,并与大部分鱼类肠道微生物优势类群的结果相吻合。
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