东、西太平洋深海沉积物细菌多样性研究

论文摘要

深海生物圈有着不同于陆地和浅海的典型特点,例如高压、低温、永久黑暗及寡营养,并且深海微生物具有特殊的代谢途径及庞大的生物量,这使得深海成为一个巨大的有待开发利用的生物资源宝库。本文研究的样品分别取自东太平洋E272站位（12°36’39"N, 104°19’28"W）和西太平洋Ph05-5站位（16°04’93"N, 124o34’48"E）。E272站位距离东太平洋13°N海隆45km,水深3 191m;而Ph05-5站位地处西菲律宾海盆,在黑潮源区附近,位于西太平洋暖池区边缘,水深3 382m,并且Ph05-5岩芯一共包含了五个明显的火山灰层。本文采用了末端限制性片段长度多态性分析（T-RFLP）和16S rRNA基因文库分析的方法在小尺度上对东太平洋E272站位的沉积物样品进行细菌群落结构的研究。研究结果表明沉积物细菌群落结构在小尺度上存在明显的垂直变化。系统进化分析表明,该沉积物样品的细菌多样性较高,共包含9个主要的门类,包括变形菌门、绿弯菌门（绿色非硫细菌）、浮霉菌门、酸杆菌门、放线菌门（高G+C革兰氏阳性菌）、拟杆菌门、硝化螺旋菌门、以及两个待定的门类OP8和TM6。其中变形菌门细菌是一类在海洋中非常常见的细菌,广泛分布于各个海洋环境,在我们的文库当中发现了变形菌门的三个纲,包括α-、γ-、δ-变形菌纲。本项研究充分表明该沉积物环境中具有较高的细菌多样性,在小尺度上细菌群落垂直分布明显,其结果也可从侧面反映深海沉积物近表层处的环境条件在小尺度上的垂直变化显著。对西太平洋暖池区沉积物样品的细菌群落的研究也采用16S rRNA基因文库分析的方法。系统进化分析表明该沉积物样品细菌的多样性相对较低,一共包含了六个不同的门类,包括变形菌门、浮霉菌门、放线菌门、厚壁菌门（低G+C革兰氏阳性菌）、绿弯菌门、酸杆菌门。在这个沉积物样品中也发现了变形菌门的三个纲包括α-、γ-和δ-变形菌纲。聚类分析和系统进化分析都表明表层的细菌群落同其它8层的细菌群落存在明显的差异,并且其它8层包括5个火山灰层和3个远洋粘土层的细菌群落结构差异不大,推测火山灰成分不仅对火山灰层的细菌群落产生影响,而且可能通过扩散对整个沉积物的微生物群落结构都产生影响。表层可能由于沉积时间较晚所以受影响相对较小或表层本身不同于较深层次的理化条件而使表层群落存在较大差异。对东、西太平洋不同环境下的两个深海沉积物样品的细菌多样性进行比较,结合其它研究发现变形菌门细菌在不同深海环境中都普遍存在,是深海不同环境的广适类群。另外,两个环境中的细菌多样性存在很大差异,东太平洋沉积环境中的细菌多样性要远高于西太平洋沉积环境中的细菌多样性,推测其最可能的原因是西太平洋沉积物火山灰成分对细菌群落的影响,致使其细菌群落与东太平洋远洋粘土沉积物细菌群落产生很大差异;另外,不同洋区的环境差异也应该是造成细菌群落差异的一个重要方面。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 深海环境特点
• 1.2 深海微生物多样性与生态特点研究
• 1.3 深海微生物分子生态学的主要研究方法
• 1.4 本文的研究目的及意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 基本方法
• 第三章 东太平洋深海沉积物小尺度上的细菌群落垂直分布研究
• 3.1 结果与分析
• 3.2 讨论
• 3.3 小结
• 第四章 火山活动对西菲律宾海盆深海沉积物细菌多样性及垂直分布的影响
• 4.1 结果与分析
• 4.2 讨论：细菌多样性、垂直分布及其环境指示作用
• 4.3 小结
• 第五章 东、西太平洋深海沉积物细菌多样性比较分析
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间论文发表、撰写情况