南海水體中顆粒物特性對顆粒附著細(xì)菌和浮游細(xì)菌群落的影響.pdf

1、海洋顆粒有機質(zhì)(particulate organic matter, POM)作為初級生產(chǎn)力的承擔(dān)者，是鏈接生物泵和微型生物碳泵的重要橋梁，在海洋物質(zhì)和能量循環(huán)中扮演重要角色。海洋顆粒附著(particle-attached，PA)細(xì)菌能夠寄居在顆粒物上，通過細(xì)菌水解酶作用將POM轉(zhuǎn)化成溶解有機質(zhì)(dissolved organic matter, DOM)，在顆粒物周圍形成羽流。POM在去除過程中直接為PA細(xì)菌提供底物，影響PA細(xì)菌

2、群落組成，而顆粒物釋放的小分子化合物則影響周圍的浮游(free-living，F(xiàn)L)細(xì)菌群落組成。因此，相對于FL細(xì)菌群落，POM生物化學(xué)特征可能與PA細(xì)菌群落關(guān)系更加密切。為了1）驗證這個假說;2）闡明POM對PA細(xì)菌和FL細(xì)菌群落的影響;3）揭示POM如何鏈接生物泵和微型生物碳泵，本研究通過兩個現(xiàn)場航次，以元素分析儀-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜、熱裂解-氣質(zhì)聯(lián)用和高效液相色譜技術(shù)為主要研究手段，檢測分析了沿著珠江口到南海海盆的顆粒物生物化學(xué)特征

3、，包括穩(wěn)定同位素組成、碳氮比率、色素組成和化學(xué)組成。同時，通過16S rRNA基因高通量測序分析PA細(xì)菌(＞3μm)和FL(0.2-0.8μm和0.8-3μm)細(xì)菌的群落組成。主要的研究結(jié)果如下:
　　南海水體中顆粒物特性的空間變化。沿淡水至海盆方向，POM含量呈現(xiàn)出逐漸降低的變化趨勢。同時，POM生物化學(xué)特征（包括POM穩(wěn)定碳、氮同位素、碳氮比率、浮游植物生物量和群落結(jié)構(gòu)組成、化合物組成）存在顯著空間變化。分析結(jié)果表明:河口顆粒

4、物主要為陸源和海洋生物混合來源，而陸架顆粒除Pico-浮游植物來源，還受陸源輸入和沉積物再懸浮影響。海盆顆粒物主要是由Pico-浮游植物貢獻(xiàn)。另外，沿著淡水向海盆的顆粒濃度梯度，顆粒物芳香烴化合物相對含量降低，而脂肪酸和烷烴類化合物相對含量增加，表明顆粒物的生物可利用性呈現(xiàn)增加趨勢。陸源輸入的抗逆性POM能夠免受降解而儲存在陸架沉積物中，這對海洋抗逆性溶解有機碳的產(chǎn)生可能具有重要意義。
　　南海水體中顆粒附著細(xì)菌和浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

5、變化。南海異養(yǎng)細(xì)菌群落可分為淡水、河口、陸架和海盆4個聚類。淡水-河口區(qū)細(xì)菌類群主要為放線菌目、伯克氏菌目和根瘤菌目，陸架和海盆區(qū)主要以SAR11為主。除海盆區(qū)外，不同粒徑細(xì)菌群落間無顯著性差異。海盆區(qū)細(xì)菌群落差異主要由厭氧細(xì)菌（如厭氧繩菌科）和喜好厭氧環(huán)境（如著色菌科）的細(xì)菌群落貢獻(xiàn)，表明顆粒物上存在一個低氧微區(qū)，而顆粒物的這種微孔屬性是影響PA細(xì)菌和FL細(xì)菌群落差異的重要因子。另外，細(xì)菌群落網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果顯示PA細(xì)菌群落相互作用關(guān)系要

6、強于FL細(xì)菌群，表明顆粒物小的空間結(jié)構(gòu)有助于細(xì)菌群落間的相互作用，進而促進細(xì)菌群落間的新陳代謝和基因交換，進一步證實顆粒微孔結(jié)構(gòu)對PA細(xì)菌群落的影響。
　　顆粒物特性對PA細(xì)菌和FL細(xì)菌群落影響。沿著淡水向海盆的顆粒濃度梯度，細(xì)菌群落組成和POM化學(xué)組成存在一致的空間變化趨勢。CCA和Mantel檢驗分析結(jié)果表明，相對于PA細(xì)菌群落，POM元素組成和POM化學(xué)組成與FL細(xì)菌群落的關(guān)系更加密切。因此，顆粒微孔屬性驅(qū)動著PA細(xì)菌群落組