珊瑚共附生微生物的群落组成及其参与的脱氮过程研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨清松 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 董俊德,张燕英 |
| 关键词 | 中国南海，造礁石珊瑚，微生物多样性，反硝化，厌氧氨氧化 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 其他题名 | Study on Coral Associated Microbial Community Composition and Microbial Nitrogen Removal Process |
| 英文摘要 | 造礁石珊瑚是珊瑚礁生态系统的主要框架生物，是珊瑚礁的建造者。造礁石珊瑚中共附生的大量微生物参与了珊瑚共生体健康状态的维护和对外界环境变化的响应。在近岸海水富营养化的影响下珊瑚宿主及其共附生微生物的响应机制及微生物参与的脱氮过程的研究仍较少。为了揭示珊瑚共附生微生物的群落组成及其在珊瑚共生体中参与的脱氮过程以及对海水富营养化的响应机制，本文利用野外原位样品采集结合实验室内控制培养实验，研究了珊瑚共附生微生物群落的宿主、空间、时间格局和对珊瑚白化的响应机制；并揭示了铵加富对珊瑚宿主生理生化的影响以及对共附生微生物群落结构的重塑；阐明了珊瑚共附生微生物参与的氮去除过程的特点和对铵加富的响应模式。本文的研究结果加深了对微生物在珊瑚共生体中的地位和功能的认识，本文的主要研究内容和结果如下：1.南海远洋岛礁澄黄滨珊瑚、弯石芝珊瑚和埃氏菊花珊瑚的共附生微生物在门水平主要由变形菌门、厚壁菌门、绿菌门、拟杆菌门和放线菌门组成；属水平的优势类群为绿突菌属、芽孢杆菌属、弧菌属、肠内生单胞菌属、乳酸乳球菌属、假交替单胞菌属等。珊瑚共附生微生物的群落受珊瑚物种、时间、地理位置三者共同影响，其中影响珊瑚微生物群落结构的首要因素是时间，其次是宿主物种，然后是珊瑚所在的地理位置。珊瑚共附生微生物的氮循环代谢潜能包括同化硝酸盐还原、异化硝酸盐还原、硝化、反硝化和生物固氮，其中以硝化、异化硝酸盐还原和同化硝酸盐还原过程为主。2.基于16S rRNA高通量测序的结果表明，南沙永暑礁疣状杯形珊瑚白化过程中其共附生微生物群落发生显著变化。微生物相对丰度与虫黄藻叶绿素含量的相关性分析表明珊瑚共附生微生物中存在潜在的虫黄藻伴侣微生物。虫黄藻伴侣微生物在珊瑚白化过程中相对丰度平均下降37.6%。3.南沙澄黄滨珊瑚和埃氏菊花珊瑚共附生氨氧化古菌主要为泉古菌门和奇古菌门，其中泉古菌门优势度高于奇古菌门。珊瑚共附生氨氧化古菌氨氧化酶基因序列在进化上与海洋环境中的其他氨氧化古菌趋于一致。珊瑚共附生氨氧化古菌的α多样性、群落结构组成、β漂散的地理差异和珊瑚宿主种间差异均不显著。4.实验室内模拟培养实验结果显示铵加富对珊瑚幼虫在附着前和附着后生存的影响是不同的。高浓度的铵会提高珊瑚幼虫浮浪期存活率和光合效率，并促进其变态和附着。但铵加富会降低附着后的珊瑚幼体的总能量，并降低虫黄藻叶绿素含量和光合效率。对于珊瑚成体，铵加富会降低珊瑚骨骼钙化速率和珊瑚的光合效率。在铵加富压力下，珊瑚共附生微生物群落结构显著改变。5.通过实验室内模拟加富和同位素示踪研究阐明了珊瑚共生体中的微生物硝化速率及其对海水铵过载的响应。珊瑚共生体对环境中的溶解性无机氮营养盐具有富集效应。珊瑚共生体组织内的硝化速率（0.014-0.308 μmol L-1 day-1）远远大于环境海水（0.002-0.004 pmol L-1 day-1）。珊瑚经过20μM铵添加14天驯化后，其组织内的硝化速率（0.211±0.051μmol L-1 day-1）显著高于对照组（0.082±0.067μmol L-1 day-1）（P<0.01）。珊瑚共生体内的硝化过程对水体中高浓度铵具有负反馈效应，其可以促进铵态氮转化硝态氮以降低铵浓度。6.通过同位素添加示踪技术证明了珊瑚共生体中存在微生物的反硝化和厌氧氨氧化的活性。测得的珊瑚在黑暗下的反硝化速率（1.00±0.49nmol N2cm-2h-1）远高于厌氧氨氧化速率（0.07±0.03nmol N2cm-2h-1）。研究表明，由于珊瑚共生体内的溶解氧浓度受光照（光合作用）调节，并且高浓度溶解氧会抑制反硝化和厌氧氨氧化的活性，因此珊瑚共生体内的脱氮过程的活性具有明显的昼夜差异。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18159]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨清松. 珊瑚共附生微生物的群落组成及其参与的脱氮过程研究[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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