南極普里茲灣夏季海冰氨氧化菌多樣性及豐度分析.pdf

1、海冰在全球生態(tài)系統(tǒng)中占有重要的地位，其面積在冬季能達(dá)到全球面積的13％。氮循環(huán)是生物圈物質(zhì)能量循環(huán)的重要組成，其中微生物參與的氨氧化過(guò)程是硝化作用中的限速步驟。目前，涉及海冰氨氧化菌的研究較少，本研究以南極普里茲灣海冰樣品作為實(shí)驗(yàn)材料，以16SrRNA和amoA(AmmoniamonooxygenasesubunitA)基因?yàn)榉肿訕?biāo)記，對(duì)不同層次的海冰進(jìn)行氨氧化菌的多樣性以及豐度進(jìn)行分析。
　　 通過(guò)構(gòu)建細(xì)菌16SrRNA基因文

2、庫(kù)，海冰細(xì)菌主要?dú)w屬于γ-變形細(xì)菌（Proteobacteria）亞綱，α-變形細(xì)菌亞綱以及CFB菌群(Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroidedivision)，其中大部分16SrRNA基因序列與分離培養(yǎng)自海洋環(huán)境、南北極海冰菌株的16SrRNA基因序列相似性較高(90-99％)。冰下海水中細(xì)菌多樣性較豐富，在海冰底部樣品中未檢測(cè)到CFB菌群，細(xì)菌組成在不同層次中呈現(xiàn)些微的差異性。在海冰以及冰下海水樣品中

3、，全部β-AOB屬于NitrosospiraCluster1。通過(guò)分析細(xì)菌amoA基因文庫(kù)，海冰以及冰下海水樣品中的amoA基因序列全部為Nitrosospira，大多數(shù)序列與來(lái)源于極地環(huán)境的Nitrosospira的amoA基因序列親緣關(guān)系最近。
　　 僅在海冰底部檢測(cè)到古菌16SrRNA基因序列，與來(lái)源于北極海水、海冰中古菌16SrRNA基因序列相似性最高，屬于泉古菌海洋類群1(MarineGroupⅠCrenarchaeo

4、ta);冰下海水中，古菌16SrRNA基因序列主要?dú)w屬于泉古菌MarineGroupⅠ和廣古菌(Euryarchaeote)MarineGroupⅡ、Ⅲ。上層以及中層海冰樣品沒(méi)有檢測(cè)到古菌amoA基因序列，底層海冰amoA基因序列全部屬于泉古菌的clustersB，多數(shù)序列與來(lái)源于鄂霍次克海沉積物樣品中的序列相似性最高。冰下海水a(chǎn)moA基因序列全為泉古菌。
　　 采用QPCR技術(shù)對(duì)細(xì)菌、古菌16SrRNA和amoA基因拷貝數(shù)進(jìn)行

5、分析，海冰細(xì)菌16SrRNA基因拷貝數(shù)在2.9×106-3.8×107/μgDNA之間，海冰中層最高;細(xì)菌amoA基因拷貝數(shù)在1.3×104-5×104/μgDNA之間，海冰底部最高。古菌16SrRNA基因拷貝數(shù)在5×103-2.4×104/μgDNA之問(wèn)，中層古菌豐度最高;古菌amoA基因拷貝數(shù)在1.8×103-1.7×105/μgDNA之間，中層海冰要比上、底層高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。海冰中古菌amoA基因豐度高于細(xì)菌的，推測(cè)AOA在海冰氨

6、氧化過(guò)程中所起的作用要高于AOB。古菌amoA基因與泉古菌16SrRNA基因數(shù)量之比在0-7.1之間，暗示可能僅部分泉古菌中含有amoA基因。
　　 對(duì)海冰以及海水中的細(xì)菌、古菌進(jìn)行FISH計(jì)數(shù)，結(jié)果表明海冰中細(xì)菌數(shù)量在0.92×105-1.22×106cells/cm3之間，其中海冰底層中細(xì)菌數(shù)量較上、中層高，占細(xì)胞總數(shù)一半以上;海水中，細(xì)菌數(shù)量為0.40-1.78×10Scells/cm3。海冰中古菌數(shù)量在0～5.33×10