龐興紅 呂麗媛 牛 遠(yuǎn) 沈 宏 袁希功,2 陳文捷 陳 雋 謝 平

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太湖夏季浮游細(xì)菌群落多樣性的空間格局

龐興紅1, 2呂麗媛3牛 遠(yuǎn)4沈 宏1袁希功1,2陳文捷3陳 雋1謝 平1

(1. 中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所, 武漢 430072; 2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 3. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 430070; 4. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地, 北京 100012)

為了研究太湖夏季浮游細(xì)菌群落多樣性與水體營(yíng)養(yǎng)鹽的關(guān)系, 在太湖全湖范圍內(nèi)開展了一次大規(guī)模浮游細(xì)菌采樣調(diào)查, 分析了太湖不同湖區(qū)浮游細(xì)菌豐度和多樣性組成。研究發(fā)現(xiàn), 浮游細(xì)菌豐度在不同湖區(qū)中存在明顯的空間差異, 從北部和西部湖區(qū)沿湖流向東南方向至湖心和南部沿岸再到東部湖區(qū)呈下降趨勢(shì), 這與太湖水體營(yíng)養(yǎng)水平從高到低變化趨勢(shì)一致。浮游細(xì)菌豐度與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度回歸分析結(jié)果顯示, 總磷(TP)與細(xì)菌豐度存在較好的正相關(guān)(2=0.6392,=29,<0.01), 而總氮(TN)與細(xì)菌豐度無顯著相關(guān)(2=0.0663,=29,>0.05)。因此, 磷是太湖夏季浮游細(xì)菌生長(zhǎng)的限制因子。不同湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽與浮游細(xì)菌群落多樣性也具有顯著的正相關(guān), 隨著營(yíng)養(yǎng)水平的升高, 浮游細(xì)菌多樣性增加。此外, 細(xì)菌群落的組成在不同湖區(qū)間亦具有明顯的空間異質(zhì)性, 與不同湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)水平空間變化一致。研究結(jié)果將有助于人們更好地理解淡水湖泊中微生物循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)功能。

太湖; 浮游細(xì)菌群落; 豐度; 多樣性; 空間格局; 氮; 磷

太湖位于長(zhǎng)江三角洲南端坦蕩的太湖平原上, 是我國(guó)第三大淡水湖, 面積約2238 km2, 南北長(zhǎng)68.5 km, 東西平均寬34 km, 平均水深1.9 m, 最大水深2.6 m, 是一個(gè)典型的淺水湖泊[1]。近二三十年來, 太湖水體富營(yíng)養(yǎng)化程度明顯加劇, 每年都會(huì)出現(xiàn)藍(lán)藻水華, 且面積有逐年增加的趨勢(shì), 嚴(yán)重威脅了該地區(qū)飲用水質(zhì)量和安全[2, 3], 并形成了具有草型、藻型、較貧營(yíng)養(yǎng)和極端富營(yíng)養(yǎng)化的很有代表性的不同類型湖區(qū)[4]。已有研究表明, 微生物在水質(zhì)調(diào)控中起著重要作用[5, 6]。浮游細(xì)菌在水域生態(tài)系統(tǒng)中作用的研究正日益受到重視, 許多學(xué)者對(duì)湖泊浮游細(xì)菌的生態(tài)分布也進(jìn)行了一系列的研究, 并取得了很大進(jìn)展[7, 8]。然而, 已有太湖的浮游細(xì)菌的相關(guān)研究大多停留在北部湖區(qū)(藻型湖區(qū)), 缺乏對(duì)全湖范圍內(nèi)尤其是夏季微囊藻水華時(shí)期全湖浮游細(xì)菌群落組成的研究。為此, 本文運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)在太湖全湖范圍內(nèi)設(shè)置了29個(gè)采樣點(diǎn), 進(jìn)行了一次大規(guī)模采樣調(diào)查, 研究了太湖夏季微囊藻水華時(shí)期浮游細(xì)菌豐度和多樣性的空間分布及其與營(yíng)養(yǎng)鹽的關(guān)系, 以期揭示太湖微囊藻水華時(shí)期浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的空間格局, 為探討浮游細(xì)菌群落空間格局與太湖不同類型湖區(qū)水質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)和樣品采集

運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)在太湖全湖范圍內(nèi)設(shè)置了29個(gè)采樣點(diǎn)(圖1), 根據(jù)其地理位置, 采樣點(diǎn)分為6個(gè)區(qū)域, 為北部灣(竺山灣區(qū)(1#、2#、3#)、梅梁灣區(qū)(4#、5#、6#、7#)、貢湖灣區(qū)(8#、9#、10#、11#))、西部沿岸區(qū)(12#、13#)、湖心區(qū)(14#、15#、16#、17#、18#、19#、20#)、東部沿岸區(qū)(21#、22#、23#、24#)、南部沿岸區(qū)(25#、26#)及東太湖區(qū)(27#、28#、29#), 其中北部灣(竺山灣、梅梁灣、貢湖灣)自20世紀(jì)90年代起, 每年5至10月均發(fā)生藍(lán)藻水華, 水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重; 西部沿岸區(qū)水體N、P水平高于北部灣; 湖心區(qū)遠(yuǎn)離岸邊, 受外界干擾相對(duì)較小, 營(yíng)養(yǎng)水平相對(duì)較低; 南部岸區(qū)N、P水平與湖心相差不大; 東部沿岸區(qū)和東太湖是水草豐富區(qū), 營(yíng)養(yǎng)水平最低。于2010年8月進(jìn)行了一次大規(guī)模采樣調(diào)查, 持續(xù)了7d, 期間氣候條件相差不大。各采樣區(qū)域分別縮略為: 北部灣(NB)、竺山灣(ZS)、梅梁灣(ML)、貢湖灣(GH)、西部沿岸(WC)、湖心(LC)、東部沿岸(EC)、南部沿岸(SC)、東太湖(ET)。

圖1 太湖采樣點(diǎn)分布圖

水樣通過5 L的采水器采自水體表層, 用于細(xì)菌計(jì)數(shù)的水樣(50 mL)注入預(yù)先滅菌的玻璃瓶中, 加入2%戊二醛固定。用于基因組DNA提取的水樣(200—300 mL)先用5 μm孔徑濾膜過濾, 然后獲得的濾液過濾收集到0.2 μm孔徑的聚碳酸酯膜(Whatmann, UK)上, 濾膜保存在–80℃冰箱直至分析。用于氮磷分析的水樣用洗凈的塑料瓶采集[9]。

1.2 樣品分析

氮磷化學(xué)分析總氮(TN)、總磷(TP)采用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定[10]。

浮游細(xì)菌計(jì)數(shù)采用表面熒光直接計(jì)數(shù)方法對(duì)水樣浮游細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)分析, 具體方法如下: 取2 mL用2%戊二醛固定的水樣, 用1 μg/mL DAPI染料染色15min, 然后過濾到0.2 μm孔徑的聚碳酸酯黑膜(Whatmann, UK)上, 于落射熒光顯微鏡(Zeiss Axioshop 20)下觀察計(jì)數(shù), 每個(gè)樣品至少觀測(cè)十個(gè)視野或1000個(gè)細(xì)胞, 然后轉(zhuǎn)換為浮游細(xì)菌豐度, 即每毫升實(shí)際的細(xì)菌細(xì)胞數(shù)(cells/mL)。

細(xì)菌群落分析樣品總DNA提取及純化: 細(xì)菌基因組DNA提取采用細(xì)菌DNA提取試劑盒(Omega, USA), 后續(xù)純化采用DNA純化試劑盒(Qiagen, USA)。

16S rDNA V3區(qū)PCR擴(kuò)增: 使用通用引物R518 (5￠-CCTACGGGAGGCAGCAG-3￠)和5￠端帶40 bp GC夾的細(xì)菌特異性引物F341(5￠-ATTACCGCGGCT GCTGG-3￠)[11]擴(kuò)增基因組DNA。采用50 μL PCR體系, 降落PCR的方法, 程序如下: 94℃預(yù)變性5min; 94℃變性1min, 65℃退火1min, 然后每個(gè)循環(huán)降低 1℃進(jìn)行10個(gè)循環(huán); 72℃延伸1min; 55℃退火進(jìn)行 20 個(gè)循環(huán); 72℃延伸10min。用1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)PCR 產(chǎn)物量及擴(kuò)增特異性。

變性梯度凝膠電泳(DGGE): 基因組DNA擴(kuò)增產(chǎn)物通過DGGE (Dcode system, BioRad)進(jìn)行變性梯度凝膠電泳, 分析微生物群落多樣性。所選聚丙烯酰胺的變性梯度范圍為40%—55%, 緩沖液為1×TAE, 電泳參數(shù)為: 150V, 7h。電泳結(jié)束后用GelRed (用1×TAE 進(jìn)行1︰10000稀釋)染色30min, 然后用UV成像系統(tǒng)(基因公司)成像、拍照。所有樣品的DGGE于三塊膠上完成, 第三塊膠上分別有第一、第二塊膠的對(duì)照樣品(8#、22#)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

環(huán)境變量統(tǒng)計(jì)分析 環(huán)境變量的統(tǒng)計(jì)分析均在SPSS軟件(版本13.0)上進(jìn)行, 顯著水平設(shè)定為0.05; 圖表繪制均在OriginPro 8.0中進(jìn)行。

聚類分析 DGGE圖譜各樣品的聚類通過NTsys軟件(2.10e)進(jìn)行。方法如下: 通過Quantity One軟件(BioRad)得出每個(gè)樣品每個(gè)條帶有無(1、0)的二元矩陣。樣本之間的相似系數(shù)用公式:D=(2AB)/(A+B), 其中AB代表樣本A 和B 的公共條帶數(shù),A和B分別代表樣本A 和B的條帶數(shù)。使用得到的相似系數(shù), 利用非加權(quán)組平均法(UPGMA)構(gòu)建系統(tǒng)樹圖(SHAN 法則)。

2 結(jié)果

2.1 太湖各湖區(qū)夏季營(yíng)養(yǎng)水平

太湖夏季各湖區(qū)域TN、TP如表1, 可以看出營(yíng)養(yǎng)水平在不同區(qū)域之間相差較大, 其中北部灣和西部沿岸營(yíng)養(yǎng)水平為最高, TN均值分別為3.46和3.91 mg/L, TP均值分別為0.09和0.12 mg/L; 東太湖和東部沿岸營(yíng)養(yǎng)水平為最低, TN均值分別為1.75和2.23 mg/L, TP均值分別為0.02和0.02 mg/L。根據(jù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[12], 6個(gè)區(qū)域均處于中富營(yíng)養(yǎng)至嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

表1 太湖各區(qū)域夏季氮磷水平

2.2 太湖各湖區(qū)夏季浮游細(xì)菌豐度的分布

浮游細(xì)菌數(shù)量在不同營(yíng)養(yǎng)水平湖區(qū)中存在明顯的水平分布情況(圖2)。營(yíng)養(yǎng)水平最高的西部沿岸和北部灣水體中浮游細(xì)菌數(shù)量顯著高于營(yíng)養(yǎng)水平最低的東部沿岸和東太湖及營(yíng)養(yǎng)水平居中湖心和南部沿岸(<0.05), 西部沿岸灣浮游細(xì)菌平均豐度為7.68×107cells/mL, 北部灣浮游細(xì)菌平均豐度為4.52× 107cells/mL, 湖心浮游細(xì)菌均值為2.84×107cells/mL, 南部沿岸浮游細(xì)菌均值為2.91×107cells/mL, 東部沿岸浮游細(xì)菌均值為1.86×107cells/mL, 東太湖浮游細(xì)菌均值為1.53×107cells/mL。其中位于營(yíng)養(yǎng)水平較高的7#、12#采樣點(diǎn)的細(xì)菌數(shù)量分別達(dá)到9.05×107和9.98×107cells/mL; 位于營(yíng)養(yǎng)水平較低的23#、27#采樣點(diǎn)的細(xì)菌數(shù)量則分別為1.10×107、1.28×107cells/mL。而營(yíng)養(yǎng)水平居中的湖心區(qū)和南部沿岸區(qū)細(xì)菌豐度與東太湖和東部沿岸區(qū)細(xì)菌數(shù)量無顯著差異(>0.05)?？偟恼f來, 浮游細(xì)菌豐度在太湖各不同營(yíng)養(yǎng)水平湖區(qū)中存在較大空間異質(zhì)性。另外, 浮游細(xì)菌豐度回歸分析結(jié)果顯示(圖3), TP濃度與細(xì)菌豐度存在較好的線性回歸關(guān)系(2=0.6392,=29,<0.01), 而TN濃度與浮游細(xì)菌豐度無顯著相關(guān)(2=0.0663,=29,>0.05)。這表明磷鹽成為限制太湖夏季浮游細(xì)菌生長(zhǎng)的重要因子, 而氮鹽濃度對(duì)其生長(zhǎng)無顯著作用, 水體中的氮鹽完全可以滿足其生長(zhǎng)。

2.3 太湖各湖區(qū)夏季浮游細(xì)菌群落多樣性分析

電泳條帶的亮度代表該物種所占比例, 條帶越亮, 所占比例越大; 條帶的數(shù)量及各條帶所占比例的均一程度可以反映浮游細(xì)菌群落的多樣性, 條帶越多, 均一程度越高, 代表多樣性越高。因此, DGGE圖譜中可以看出(圖4), 不同湖區(qū)浮游細(xì)菌群落組成具有明顯的空間異質(zhì)性, 西部沿岸的12#浮游細(xì)菌多樣性最高, 北部灣的浮游細(xì)菌多樣性次之, 其他采樣點(diǎn)水體細(xì)菌多樣性則相對(duì)較低。

圖2 太湖各采樣點(diǎn)浮游細(xì)菌豐度

圖3 TN、TP與細(xì)菌豐度的線性回歸分析 (A. 總氮; B. 總磷)

聚類分析結(jié)果(圖5)也顯示了太湖浮游細(xì)菌空間異質(zhì)性。所有樣品總共可聚成8大類, 第一類包括幾乎所有北部灣的樣品(11#除外)加湖心區(qū)臨近梅梁灣的14#樣品, 第二類包括東太湖的3個(gè)樣品, 第三類包括東部沿岸的所有樣品加湖心的17#, 第四類包括湖心的15#、16#加貢湖灣的11#, 第五類包括湖心的19#、20#加南部沿岸的26#, 第六類包括西部沿岸的13#和湖心臨近13#的18#, 第七類和第八類分別為西部沿岸的12#和南部沿岸的25#。

圖4 太湖各采樣點(diǎn)水體細(xì)菌群落組成的DGGE圖譜

圖5 基于DGGE的浮游細(xì)菌群落聚類分析

3 討論

3.1 太湖夏季各湖區(qū)浮游細(xì)菌豐度及其影響因子

最近幾年, 太湖的富營(yíng)養(yǎng)化程序明顯加劇, 藍(lán)藻水華(主要是微囊藻水華)的暴發(fā)頻率和面積逐漸增大, 從晚春到夏季北部和西部湖區(qū)都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的水華[13], 而東部湖區(qū)為草型湖區(qū), 被沉水植物覆蓋[14]。已有研究表明, 從梅梁灣到湖心區(qū)細(xì)菌數(shù)量顯著下降[15], 而我們的研究發(fā)現(xiàn), 微囊藻水華時(shí)期, 細(xì)菌數(shù)量不僅從北部灣到湖心區(qū)呈下降趨勢(shì), 且從湖心區(qū)到草型東部湖區(qū)也呈下降趨勢(shì), 即細(xì)菌數(shù)量從北部和西部湖區(qū)沿湖流向東南方向至湖心和南部沿岸再到東部湖區(qū)呈下降趨勢(shì), 這與太湖各湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)水平從高到低的變化趨勢(shì)一致。太湖北部灣和西部沿岸區(qū)由于入湖河流眾多, 導(dǎo)致大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入, 產(chǎn)生藍(lán)藻水華[1]。藍(lán)藻及其次生代謝產(chǎn)物較容易被微生物分解轉(zhuǎn)化成溶解性有機(jī)物, 進(jìn)一步礦化成營(yíng)養(yǎng)鹽供浮游植物利用, 進(jìn)一步促進(jìn)藍(lán)藻水華[15]; 同時(shí), 細(xì)菌又可吸收溶解性有機(jī)物合成自身成分, 促進(jìn)自身的生長(zhǎng)和細(xì)菌數(shù)量的增加, 形成互利互惠的情形[15, 16]。另外, 藻類的大量生長(zhǎng)為水體中浮游動(dòng)物提供了充足的餌料, 從而降低了浮游動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的牧食壓力, 因此北部灣和西部沿岸區(qū)浮游細(xì)菌較豐富。太湖湖心區(qū)由于遠(yuǎn)離岸邊, 受入湖河流的影響較小, 營(yíng)養(yǎng)水平較低, 藻類數(shù)量相對(duì)較少[1, 17, 18], 而浮游動(dòng)物相對(duì)較多[18, 19], 因此, 浮游動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的捕食壓力較大, 加上營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少造成了湖心區(qū)細(xì)菌豐度相對(duì)于北部灣和西部沿岸區(qū)細(xì)菌豐度較小的結(jié)果, 這與馮勝等[14]研究結(jié)果細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)隨水體營(yíng)養(yǎng)水平增加而上升的趨勢(shì)一致(主要涉及北部灣和湖心的北部區(qū)域)。然而由于湖流作用湖心區(qū)出現(xiàn)了一些采樣位點(diǎn)水體細(xì)菌豐度比較大的情況, 如18#采樣點(diǎn)細(xì)菌豐度(4.56×107cells/mL)達(dá)到了北部灣細(xì)菌豐度的均值, 這可能是由湖流和風(fēng)浪的作用所致。太湖東部湖區(qū)是被大型水生植物(主要是眼子菜)所覆蓋, 由于大型水生植物通過競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)鹽及遮光作用能夠限制浮游植物的生長(zhǎng)[19], 從而增加了浮游動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的捕食壓力; 另外, 大型水生植物分泌、釋放的有機(jī)物與藻類代謝產(chǎn)生的有機(jī)物性質(zhì)不同, 多是一些難降解、不易被細(xì)菌利用的維管束植物起源的木質(zhì)纖維素和木質(zhì)素起源的芳香族化合物[20—22], 因此在一定程度上限制了東部湖區(qū)細(xì)菌的數(shù)量。

3.2 太湖夏季浮游細(xì)菌群落空間多樣性及其影響因子

有研究表明, 隨著營(yíng)養(yǎng)水平的升高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等生存條件的改變, 細(xì)菌多樣性會(huì)增加[23]; 然而也有研究表明細(xì)菌群落多樣性隨水體營(yíng)養(yǎng)水平的增加而呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)[19]。本文對(duì)太湖微囊藻水華時(shí)期不同湖區(qū)水體細(xì)菌DGGE的研究表明, 北部灣和西部沿岸細(xì)菌多樣性相對(duì)較高, 其他湖區(qū)細(xì)菌多樣性相對(duì)較低, 即水體營(yíng)養(yǎng)水平越高, 其細(xì)菌多樣性越高。這可能由于在營(yíng)養(yǎng)水平高的湖區(qū)藻類大量生長(zhǎng), 會(huì)分泌、釋放多達(dá)25%的所固定有機(jī)物到水體中, 這些有機(jī)物易降解且容易被大部分細(xì)菌吸收利用[24, 25]; 另外, 入湖河流也會(huì)攜帶大量外源性有機(jī)物進(jìn)入水體, 一般來講, 這些外源性有機(jī)物相對(duì)于內(nèi)源性有機(jī)物不易降解, 只能被少數(shù)細(xì)菌所利用[26]。因此, 營(yíng)養(yǎng)水平較高的北部灣和西部沿岸區(qū)含有不同類型的有機(jī)物及其特異性細(xì)菌, 因此細(xì)菌多樣性較高。其他湖區(qū)由于營(yíng)養(yǎng)水平較低, 產(chǎn)生的內(nèi)源性有機(jī)物較少, 另外東部湖區(qū)大型水生植物分泌、釋放的有機(jī)物往往是不易被降解的芳香族化合物, 僅能被少數(shù)細(xì)菌利用[20], 因此這些湖區(qū)的細(xì)菌多樣性較低。

本研究的聚類結(jié)果顯示細(xì)菌群落組成在微囊藻水華時(shí)期不同湖區(qū)間具有明顯的空間異質(zhì)性, 基本呈現(xiàn)了與營(yíng)養(yǎng)水平空間差異一致的特征。北部灣、東部沿岸、東太湖幾乎所有樣品分別各自聚成一類, 西部沿岸的12#和南部沿岸的25#各自單獨(dú)聚成一類, 另外, 湖心各采樣點(diǎn)水體細(xì)菌群落組成分別與周圍不同營(yíng)養(yǎng)水平湖區(qū)細(xì)菌聚為4類。Wu,.[14]的研究也表明東太湖的各點(diǎn)細(xì)菌組成相似, 與本文結(jié)論一致。湖心區(qū)各采樣點(diǎn)水體細(xì)菌組成相差較大, 可能是由于水體面積較大, 營(yíng)養(yǎng)水平有一定差別, 加上湖流作用和風(fēng)浪影響而造成[15]與周圍湖區(qū)水體營(yíng)養(yǎng)水平相似。比利時(shí)學(xué)者研究表明隨湖泊營(yíng)養(yǎng)水平的不同, 水體中細(xì)菌群落組成將發(fā)生顯著變化[27], 這與本研究結(jié)論微囊藻水華時(shí)期太湖浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)呈顯著的空間異質(zhì)性不謀而合。

另外, 從本研究及歷史數(shù)據(jù)[1]中可知, 營(yíng)養(yǎng)水平較低的湖心和東部湖區(qū)是目前太湖水質(zhì)最好的區(qū)域, 南部沿岸水質(zhì)次之, 而北部灣和西部沿岸是受污染最嚴(yán)重的區(qū)域。與太湖微囊藻水華時(shí)期不同湖區(qū)浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的空間異質(zhì)性基本一致。因此, 太湖浮游細(xì)菌豐度和多樣性指數(shù), 在一定程度上可以指示水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。已有研究表明, 細(xì)菌在水質(zhì)調(diào)控中起著重要作用[5]。找出不同湖區(qū)細(xì)菌群落組成的差異所在, 可以幫助我們更好地理解富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中生態(tài)系統(tǒng)的微生物循環(huán), 進(jìn)一步得知浮游細(xì)菌群落空間格局與不同類型湖區(qū)之間的內(nèi)在關(guān)系。對(duì)浮游細(xì)菌群落的序列組成以及細(xì)菌特殊功能值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

(1) 浮游細(xì)菌豐度在不同湖區(qū)中存在明顯的空間差異, 與太湖水體營(yíng)養(yǎng)水平從高到低變化趨勢(shì)一致?？偭?TP)與細(xì)菌豐度存在較好的正相關(guān), 成為太湖夏季浮游細(xì)菌生長(zhǎng)的限制因子。(2) 不同湖區(qū)浮游細(xì)菌群落多樣性也具有顯著的正相關(guān), 隨著營(yíng)養(yǎng)水平的升高, 浮游細(xì)菌多樣性增加。(3) 細(xì)菌群落的組成在不同湖區(qū)間亦具有明顯的空間異質(zhì)性, 與不同湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)水平空間變化一致。(4) 本文的研究結(jié)果將有助于人們更好的理解淡水湖泊中微生物循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)功能, 對(duì)浮游細(xì)菌群落的序列組成以及細(xì)菌特殊功能值得進(jìn)一步研究。

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The spatial pattern of bacterioplankton community composition in Lake Taihu in summer

PANG Xing-Hong1, 2, Lü Li-Yuan3, NIU Yuan4, SHEN Hong1, YUAN Xi-Gong1, 2, CHEN Wen-Jie3, CHEN Jun1and XIE Ping1

(1. Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 4. Research Center For Lake Ecology and Environment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)

The present study was designed to determine the spatial pattern of bacterioplankton community composition (BCC) in Lake Taihu in summer and to evaluate the relationship between trophic level and bacterial diversity. According to the survey conducted during August 2010, the bacterioplankton abundance significantly declined from the north and west of lake to the center and south, then to the east of the lake; and the changes were similar to the decline of the trophic levels in lake regions. In addition, Total phosphorus (TP) concentration but not total nitrogen (TN) was positively correlated with bacterioplankton abundance (2=0.6392,=29,<0.01;2=0.0663,=29,>0.05; respectively). Thus, P is a limiting factor for the growth of bacterioplankton in summer in Lake Taihu. A positive correlation between trophic level and bacterioplankton diversity in different lake regions was also observed in present study. Moreover, distinct spatial heterogeneity of BCC was observed in summer in Lake Taihu, which is mainly in accordance with the changes in trophic levels in various lake regions. Our study may contribute to better understanding of microbial loop and their ecological function in freshwater lakes.

Lake Taihu; Bacterioplankton communities composition; Abundance; Diversity; Spatial pattern; N; P

2012-12-25;

2013-10-07

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(編號(hào): 2012ZX07101-010)資助

龐興紅(1986—), 女, 河北滄州人; 碩士; 研究方向?yàn)槲⑸锷鷳B(tài)學(xué)。E-mail:xinghong_pang@126.com

謝平, E-mail: xieping@ihb.ac.cn

Q145+.1

A

1000-3207(2014)02-0335-07

10.7541/2014.48