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人为活动向海洋排放了大量的含氮污染物,造成沿海地区富营养化严重,破坏了海洋中的氮循环。本文选取高浑浊度、高富营养化的宁波象山海域为研究对象,对浮游细菌、古菌群落对氮污染的响应进行研究,旨在进一步了解氮污染的微生态效应,为深入研究人为干扰下氮污染造成的海洋生态变化提供依据。 首先,采用定量PCR技术对三种氮循环功能基因amoA、narG和NosZ进行定量分析,探讨环境梯度下功能基因的时空变化,辨识关键功能基因和驱动因子,发现:(1)季节对功能基因影响较大;(2)夏、秋季nosZ为优势功能基因,氮循环以反硝化为主;冬季amoA为优势功能基因,氮循环以氨氧化为主;(3)采样点的空间位置对功能基因的影响较小;(4)主要驱动因子为温度、盐度和氮等。 在此基础上,利用高通量测序技术对氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落结构与多样性进行时空分析,探讨优势功能菌群和驱动因子,发现:(1)AOA的α多样性指数显著高于AOB,季节对α多样性指数有显著影响,AOB在向陆和向海站位之间有显著性差异,α多样性指数主要与pH、TN、NO3-和TP等环境因子显著性相关;(2)AOA和AOB群落结构均有明显时空变化,AOA群落的变化相对更大;(3)系统发育树分析中,AOA都属于海洋簇,AOB属于亚硝化螺菌相似群和亚硝化单胞菌相似群;(4)AOA的主要优势功能菌群为门水平的奇古菌,以及属水平的Candidatus Nitrosomarinus和Nitrosopumilus,A O B的主要优势功能菌群为门水平的β-变形菌,以及属水平的亚硝化单胞菌属、产碱杆菌属和亚硝化螺菌属;(5)除TOC外的其他所测得的环境因子对AOA和AOB群落结构变异都有显著影响。 最后,采用一次性输入和连续性输入向构建的生态微宇宙中输入等浓度的硝酸盐,利用高通量测序技术、Biolog-Eco技术和PICRUSt预测方法,分析浮游细菌群落结构和代谢潜力,确定变异的驱动因子,发现:(1)α多样性受氮输入方式和取样时间的显著影响;(2)群落组成随时间和氮输入变化明显,门水平的优势类群为变形菌、拟杆菌和放线菌等,科水平的优势类群为黄杆菌科、红杆菌科和嗜甲基菌科等,氮输入对优势类群的影响被时间上的影响所掩盖,驱动因子为NH4+、NO2-和COD等;(4)AWCD值随培养时间逐渐升高,对照组和连续性输入组中酯类的利用率和碳源利用特征均随采样时间明显变化;(5)氮代谢相关基因的相对丰度均随时间显著变化,氮输入及其与时间的交互作用对napB和nrfA的相对丰度有显著影响,主要与NO2-、NH4+和TP等有关,氮连续输入导致的氮代谢相关基因变化较一次性输入更为普遍。