五大連池三個不同水體類型堰塞湖沉積物中趨磁細菌多樣性的季節(jié)變化

五大連池三個不同水體類型堰塞湖沉積物中趨磁細菌多樣性的季節(jié)變化趨磁細菌(Magnetotacticbacteria,MTB)是一類能在外磁場的作用下做定向運動并在體內形成磁小體的細菌,它主要分布于土壤、湖泊和海洋等生境中。MTB的形態(tài)多樣性及系統(tǒng)發(fā)育多樣性一直是該領域的研究熱點,但是MTB的研究主要集中在淡水湖泊及海洋中,對特殊環(huán)境中存在的MTB研究較少。本文以春季、夏季、秋季和冬季的五大連池不同水體類型的火山堰塞湖一池(開放型)、藥泉湖(半封閉型)、月牙泡(封閉型)沉積物中的MTB為研究對象,對四季樣品中的MTB多樣性變化,與環(huán)境因子之間的關系及其在湖泊的代謝途徑中的功能進行研究。本文通過透射電子顯微鏡(TEM)對不同季節(jié)樣品中MTB及磁小體的形態(tài)多樣性及此磁小體排列方式進行分析。三個不同水體四季湖泊沉積物樣品中MTB形態(tài)多為橢球型和球形,其中在月牙泡夏季樣品中出現(xiàn)梭形MTB,三個湖泊的夏季與秋季樣品中MTB數(shù)量明顯增加,形態(tài)飽滿。開放型水體樣品中,MTB內的磁小體呈現(xiàn)分散排列的方式,半封閉型水體樣品中,MTB內的磁小體呈現(xiàn)兩端分布及單鏈排列的方式,封閉型水體樣品中,MTB內的磁小體呈現(xiàn)分散排列和多鏈排列的方式。三種水體的湖泊中,MTB內的磁小體均以游離的球形顆粒為主。本文將磁收集、磁純化、提取DNA及純化后的樣品進行IlluminaHiSeq(高通量測序),并對測序后的數(shù)據進行Alpha多樣性,Beta多樣性等生物信息學分析。一池沉積物中物種豐度大于1%的菌門在春季、夏季、冬季樣品中有Proteobacteria,Bacteroidetes兩個,豐度大于1%的菌屬是包括Acinetobacter,Comamonas。秋季Proteobacteria,為優(yōu)勢菌門,Methylophilus是優(yōu)勢菌屬。其中Proteobacteria的物種豐度從春季到冬季呈現(xiàn)先下降后上升,再下降的趨勢,Bacteroidetes的物種豐度呈現(xiàn)先升高后降低再升高的走勢。藥泉湖與月牙泡春季、夏季、冬季樣品中物種豐度大于1%的菌門同樣是Proteobacteria,Bacteroidetes兩個,這兩個優(yōu)勢菌門物種豐度在春,夏,冬三個季節(jié)中沒有顯著差異,隨季節(jié)變化,總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。藥泉湖秋季樣品Bacteroidetes占據優(yōu)勢,Methylophilus成為優(yōu)勢的菌屬,月牙泡秋季樣品Proteobacteria占據優(yōu)勢,從春季到冬季,其物種豐度呈現(xiàn)逐步升高的趨勢,到冬季菌門Proteobacteria物種豐度達到最高值,其在春季與夏季兩個季節(jié)物種豐度差異不顯著。Bacteroidetes菌門從春季到冬季其物種豐度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢,在秋季,其物種豐度最低,并且與春季,夏季,冬季樣品中Bacteroidetes菌門物種豐度差異顯著,Methylobacter成為優(yōu)勢的菌屬。此外,本文對各季節(jié)湖泊的沉積物樣品進行相應理化因子測定。三個湖泊的pH值穩(wěn)定在6.50左右,亞鐵離子、可溶性總鐵、硫化物及硫酸根離子等環(huán)境因子受到季節(jié)變化的影響較大,但是春夏秋冬的季節(jié)交替,對于其變化沒有明顯的規(guī)律性。本文對四個季節(jié)不同水體類型的三個湖泊中MTB樣品進行KEGG功能預測分析,Aminoacidmetabolism,Carbohydratemetabolism,Globalandoverviewmaps是MTB參與的主要代謝途徑,MTB在碳氮循環(huán)中起到重要作用。本文研究的三種類型的火山堰塞湖沉積物中MTB的形態(tài)多樣性及系統(tǒng)發(fā)育多樣性隨著季節(jié)更替變化類似,水體類型對MTB多樣性的變化影響較小,季節(jié)的變化對MTB多樣性影響較大,三個湖泊中,秋季是最適合MTB生長繁育的季節(jié),磁小體合成量最高,物種多樣性豐富,在已報導的MTB所屬菌門菌屬豐度較高。春季、夏季、冬季樣品在MTB的系統(tǒng)發(fā)育多樣性上相似性很高,優(yōu)勢菌門菌屬相同。不同的物種隨著春季到冬季的變化呈現(xiàn)不同的或升高或降低的趨勢。季節(jié)變換導致MTB對自身生長所需的環(huán)境因子需求量發(fā)生改變,間接影響了每個季節(jié)的環(huán)境因子含量,尤其是鐵硫等元素。綜上,夏季是研究MTB形態(tài)多樣性最好的季節(jié),秋季是研究MTB系統(tǒng)發(fā)育多樣性的最佳季節(jié)。本文考察了春夏秋冬四個季節(jié),不同水體類型火山堰塞湖沉積物中MTB的多樣性,揭示了五大連池中一池、藥泉湖、月牙泡沉積物樣品中MTB