不同二氧化碳浓度的雪玉洞和水鸣洞细菌群落特征研究

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:leo5_1_8
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岩溶区占全球陆地无冰区面积的15%,岩溶洞穴是岩溶地貌的重要形态之一。尽管洞穴环境黑暗、相对封闭、营养匮乏,但洞穴内部仍然存在丰富的细菌资源。洞穴中的可培养细菌与其他极端环境的一样,占比极低。要对洞穴环境细菌群落特征以及生态功能进行全面了解,除可培养的极小部分外,大量的未培养细菌必须纳入研究范围,因此如何获取洞穴中大量未培养的细菌资源一直是洞穴研究的热点之一。本论文以重庆雪玉洞(CO2浓度8751 ppm)和水鸣洞(CO2浓度3303 ppm)为研究对象,于2018年10月30日进行洞穴采样。采用细菌纯培养与高通量测序技术相结合的技术手段,对两个洞穴内部地下水、沉积物以及岩壁中的细菌进行探究。深入分析洞穴内部细菌多样性,揭示优势OTUs与地球化学参数(特别是CO2)的相关性、洞穴菌群的生态学功能和代表菌株的碳源利用等信息。主要结果如下:(1)通过细菌纯培养法分离获得244株菌,分属于变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和异常球菌-嗜热菌门(Deinococcus-Thermus)。两洞均由Proteobacteria与Actinobacteria占优势。(2)CO2浓度是影响岩溶洞穴可培养细菌群落特征与生态功能的重要因素之一。雪玉洞和水鸣洞的δ13C-CO2值偏负可能是微生物与水文地球化学作用共同作用的结果。(3)HCO3-/CO2对洞穴细菌群落多样性具有重要影响。水鸣洞和雪玉洞水样细菌多样性随着HCO3-浓度升高而降低。但雪玉洞(HCO3-浓度高)水样细菌多样性高于水鸣洞,可能是由于雪玉洞较高的pH所致。两洞沉积物样品细菌多样性无明显差异,高CO2浓度可能抑制洞穴岩壁细菌多样性。(4)水鸣洞和雪玉洞水体样品细菌群落结构相似,而沉积物和岩壁样品可培养细菌群落结构差异较大,可能是由于不同浓度HCO3-/CO2所致。(5)两洞微生物生态功能存在差异。雪玉洞可能受灯光影响,chemoheterotrophy和photoautotrophy菌群占比较大。而无光的水鸣洞岩壁中存在微小的photoautotrophy菌群,说明水鸣洞中具有荧光或其他不可见光。CO2浓度可能是影响methanogenesis菌群分布的主要原因。(6)CO2浓度可能会通过影响细菌对不同类型碳源的偏好,来影响洞穴响细菌的多样性,进而影响整个洞穴生态系统。
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