DGGE用于两种不同类型生境的微生物群落结构的研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:xyhanhui
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基于微生物总基因组的抽提和16S rDNA基因特定片段的扩增和测序分析,变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术被广泛应用于微生物群落结构的鉴定。PCR扩增的微生物总基因组DNA的16S rRNA基因片段,DGGE能获得每个样品的16SrRNA基因片段的指纹图谱,并对优势种群的谱带进行序列分析,确定这个样品中优势的微生物群落组成。这些分子生物学方法,被广泛地成功应用于各种自然生境的微生物群落组成的研究,解决了传统方法的片面性。本论文中,采用扩增微生物总基因组的16S rRNA、DGGE、克隆测序等技术对大型溞(Daphnia magna)相关微生物群落结构的组成和稳定性与周围环境之间的关系,以及几种太湖野生鱼类的肠道菌群的DGGE指纹图谱进行分析。小型的滤食性浮游动物有机体如枝角类大型溞是淡水食物网的重要组成部分。浮游动物尤其是甲壳类群体在适当的条件下,对藻类有一定的抑制作用,通过摄食作用,自上而下调控浮游植物和浮游细菌群落。一个浮游动物的身体携带了大量的细菌,通常平均浓度高于周围水体细菌浓度几个数量级。一些研究已经证明多种浮游动物种类,特别是甲壳类,来自不同的水域环境都被细菌密集定殖。浮游动物的身体是富含有机物的微环境,能够支持细菌快速的增长。同时大型溞和原生动物摄食水体中的浮游细菌,改变水体中浮游细菌的丰度和群落组成。虽然关于大型溞对水体的浮游植物、浮游细菌的群落结构影响研究较多,但周围环境对大型溞携带的微生物群落的研究却不多。本文以大型溞(Daphnia magna)为研究对象,应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分离总微生物的基因组的16SrDNA的基因片段,探讨不同的生存和喂养环境条件下,浮游动物携带微生物的多样性以及受周围环境影响之后的稳定性。结果表明,用螺旋藻和光合细菌喂养的大型溞的群落多样性较低,而经过天然河水喂养的大型溞微生物群落则增加。附着于大型溞的微生物优势种群包括β-变形菌纲(β-proteobacteria),γ-变形菌纲(γ-proteobacteria),拟杆菌纲(Bacteroidetes)和芽孢杆菌纲(Bacilli)。β-proteobacteria和γ-proteobacteria较稳定附着于大型溞上,Bacteroidetes经过一段时间的河水喂养之后,种群优势消失,并出现了新的优势种Bacilli。大型溞整个身体附着的微生物主要包括与兼性厌氧菌相关的β-Proteobacteria,较少的γ-Proteobacteria和Bacteroidetes,但是不包含典型的发酵或专性厌氧的肠道细菌。实验还同时发现,光合细菌和藻类混合喂养的条件下,适合大型溞的繁殖和生长,个体较大,种群密度高。因此,无论将大型溞作为淡水养殖鱼类的饵料还是用作水环境的修复,选择适于大型溞生长的环境,优化与大型溞相关的微生物群落组成,使之生长条件达到最好,都是有利的。鱼类的肠道菌群可以通过很多途径影响宿主,且宿主的食性及生活环境也对生活于其体内的微生物产生影响。鱼类肠道菌群可通过代谢产酶辅助消化、指示周围的水环境污染程度和作为水环境的指示生物等功能。鱼类肠道的菌群组成结构随着鱼种类、食性、生长的环境的不同而呈现出差异。鱼类肠道正常菌群在鱼类的生长发育过程中担当非常重要的作用,它既要参与营养物质的消化和吸收,同时又要担当机体的防御功能,维护机体的健康。以太湖捕获的野生的鲢、鳙、鲤鱼、鲫鱼和翘嘴红鲌为对象,通过PCR-DGGE指纹技术对其肠道菌群多样性进行探索研究。在这五种鱼的肠道中检测到不同的PCR-DGGE指纹图谱,其中鳙的平均谱带数(15)相对鲢、鲤、鲫和翘嘴红鲌(13、10、11、10)要稍高一点。基于PCR-DGGE指纹谱带分析及各谱带的UPGMA聚类分析和相似性分析,结果显示鳙、鲤和翘嘴红鲌个体之间的相似性高于鳙和鲫鱼。鱼类食性的差异,其肠道菌群的结果有明显的差异,食性较接近的鱼类之间,差异性较小,其中肉食性的翘嘴红鲌多样性相对较小。
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