官厅水库水体及底泥中硝化功能细菌的群落多样性研究.pdf

《官厅水库水体及底泥中硝化功能细菌的群落多样性研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、北京师范大学学报(自然科学版)2O13—04282JournalofBeijingNormalUniversity(NaturalScience)49(2／3)官厅水库水体及底泥中硝化功能细菌的群落多样性研究*张惠淳孙寓姣陈程赵晓辉(北京师范大学水科学研究院，100875，北京)摘要为了探讨水生生态系统中生物脱氮的硝化功能菌群(氨氮氧化细菌和亚硝酸氮氧化细菌)在水体和底泥样品中群落多样性的差异，采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对官厅水库的水体和底泥微生物群落进行了检测．结果表明：不同采样点的水体中进行硝化微生物优势

2、菌群相似，底泥中进行硝化微生物优势菌群也类似，但水层和底泥中的优势硝化菌群相比有明显差异，环境变化导致群落结构发生了演替．多样性分析显示：氨氮氧化细菌在水层和表层底泥样品的多样性水平差异不大，而亚硝酸氮氧化细菌在底泥中的多样性与水层相比明显降低，表明对外界供氧量响应显著．关键词群落结构；硝化功能细菌；变性梯度凝胶电泳硝化过程作为水生生态系统中非常重要的氮循环1材料与方法特征，是由微生物主导将氨态氮转化为硝酸盐的过程．因这一作用可帮助水体处理外源接收的氮素，调节溶1．1采样位点样品于2010年12月采自官厅水库，解氮、氨

3、态氮和硝态氮浓度，对水质的保障，鱼类和其在官厅水库上游妫水河及库区共设置5个采样点，具他水生生物的健康具有重要影响_1]．硝化过程由两类体分布及经纬度如图1、表1所示．菌，氨氮氧化细菌(ammonia-oxidizingbacteria，AOB)和亚硝酸氮氧化细菌(nitrite—oxidizingbacteria，N0B)，2个生理群连续作用共同完成．第一阶段，在氨氮氧化细菌的作用下，氨态氮被氧化成亚硝酸．第二阶段，在亚硝酸氮氧化细菌的作用下，亚硝酸被氧化为硝酸[2]．据报道硝化作用菌群主要在水层和表层底泥中生长l3

4、]，为了充分了解水体中硝化作用，需要对这两类生理菌群的分布．以及群落多样性进行深人探讨．目前，有关AOB和N0B的研究多集中在两类菌群在污水处理系统反应器中的作用上。0¨而有关它们在天然水体中的群落分布及结构的报道还不多．分子生物学的不断发展为环境微生物学领域提供了更多便图1采样点捷高效的工具，DGGE技术因其可靠性强、重现性高、表1采样点经纬度方便快捷，目前已发展成为研究微生物群落结构的重要分子生物学手段[1112，所提供的微生物多样性指标可以反映出群落结构的健康状态．本实验用PCR—DGGE法对官厅水库冬季水体及底

5、泥样品硝化功能细菌(AOB和NOB)的群落结构进行多样性分析，讨论不同采样点的细菌群落多样性的变化．旨在对官厅水库水体的硝化功能菌群有更全面的认识，为水体的1．2样品采集及处理从官厅水库的1～5号采样点生物监测和生物修复技术的应用提供生物学依据．分别采取水样，共5个水样(Wl、W2、W3、W4、WS)．*国家自然科学基金(51178048；50708008)十通信作者收稿日期：2013一O1—30第2／3期张惠淳等：官厅水库水体及底泥中硝化功能细菌的群落多样性研究283采样时使用有机玻璃采样器，水样取自于离水面o．5扩

6、增产物为模板，采用带GC发夹的FGPS872f和m处．水样灌入经高温湿热灭菌的采样瓶中．在1、2和FGPS1269r进行第二轮PCR扩增，反应体系为503号点取表层约2cm的底泥样品，共3个底泥样品L，其中含有25L2×PCR无色MIX(~L京博迈德(S1，S2，S3)，装入事先灭菌的塑料袋中．4℃保存运回科技有限公司)，引物各20pmol，1L模板DNA．第实验室．每个水样在真空抽滤装置中通过0．22m孔二轮扩增条件为：预变性94℃，5min；94℃30S，51径的滤膜过滤(400mL·张)，滤膜上即留有水样中℃45

7、S，72℃90S，30个循环；72℃5min．最终得到生物样品．将滤膜取出，放人已灭菌的5mL离心管．扩增片断长度为320bp．同样，最终产物纯化后，进行其离心管和装入土壤的塑料袋于一20℃冷冻冰箱保电泳检测．存．从每个水样中取一部分送至北京谱尼测试公司测1．3．4PCR产物的DGGE变性梯度凝胶电泳聚丙定氨氮等指标．烯酰胺的变性梯度范围为3O～6O，每个样品吸取1．3样品分析45L的PCR产物并和9L10×Loddingbuffer混1．3．1样品的DNA提取用美国的商业试剂盒匀，用微量注射器加入点样孔中．电泳设置为

8、60V恒OmegaWaterDNAKit和OmegaSoilDNAKit()JI1玻压，恒温6O℃，时间960min．电泳结束后，取出固定璃珠振荡)分别提取水样和底泥样品的总DNA．器卸下玻璃板后，采用SYBRGreenI(1×TAE，1．3．2氨氮氧化细菌(AOB)的PCR扩增以提取1：10000)染色40rain，通过uVI成