海洋下沉颗粒相关微生物群落的相互作用和演替
2021-11-25分类号:P73;Q938
【部门】上海海洋大学上海深渊科学工程技术研究中心 广州海洋地质调查局自然资源部海洋矿产资源重点实验室 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生物与生物技术实验室 夏威夷太平洋大学自然科学系
【摘要】海洋表层透光区通过光合作用产生的有机物主要以颗粒有机物(POM)的形式输送至深海。异养微生物以其对于POM的分解作用机制不同而分为两类:颗粒附着的附生菌(particle-attached mode,PAM)和自由营生的自由菌(free-living mode mode,FLM),是介导海洋中颗粒有机碳(POC)和溶解有机碳(DOC)循环的主要参与者。然而,目前对PAM和FLM的微生物群落组成和生物地球化学功能的理解大多局限于固定深度原位海水的探讨,或者在实验室模拟中以某一固定压力直接富集微生物。本次研究采用马里亚纳海沟“挑战者深渊”50米深表层海水,并接种~(13)C标记和非标记的POM,设置0.1、10、30和60 MPa四个压力梯度,以逐渐加压的方式模拟颗粒物沉降过程进行富集培养,探讨了在模拟海洋有机颗粒物下沉过程中两种不同形式微生物的演替和相互作用的动态演变。结合稳定同位素探针技术(DNA-SIP)和16S rRNA基因的高通量测序,结果表明19个活性OTUs被~(13)C所标记,主要隶属于α-Proteobacteria以及γ-Proteobacteria。在不同压力梯度下,附生菌或自由菌中活性OTUs的类型和丰度有显著差异。此外,微生物网络结构(network)的相互作用在高压下呈正向为主,表明着深海中存在着激烈的物种竞争,微生物群落在高压下表现出明显的分离和模块化,具体表现为network拓扑特征系数的弹性和稳定性。模拟颗粒沉降高压培养结果重点揭示了在沉降过程中,静水压力对海洋中下降颗粒物降解相关的微生物的群落结构和功能的调控作用。
【关键词】附生菌 自由菌 颗粒有机物 静水压力 网络分析 DNA-SIP稳定同位素探针
【基金】国家重点研发计划(2018YFC0310600);; 国家自然科学基金(41773069,91951210)
【所属期刊栏目】上海海洋大学学报
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