沉水植物根際微生物群落結構及其對磷遷移轉化的影響

《沉水植物根際微生物群落結構及其對磷遷移轉化的影響》是依託南京師範大學，由章婷曦擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：沉水植物根際微生物群落結構及其對磷遷移轉化的影響
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：章婷曦
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

淺水湖泊沉水植物對水體生產力具有十分重要的影響。根際蘊藏著的豐富微生物資源對沉積物中磷的生物地球化學循環起著關鍵作用。本課題擬通過室內模擬實驗並結合野外調查，選擇兩類典型的沉水植物群落，套用現代分子生物學技術（ARISA、CARD FISH等）跟蹤監測沉水植物生長發育、衰亡及季相交替過程中根際微生物群落結構的動態變化，研究沉水植物群落的生理變化通過根部的呼吸與放氧對微生物群落組成的影響。結合環境化學方法（SMT，31P-NMR）同步監測沉積物，水體以及間隙水中各形態磷的組成、含量及相關理化參數，建立沉水植物根際微生物群落結構與磷遷移轉化關係的研究，確定與磷循環相關的功能微生物種群，力求揭示兩者之間關係，並闡釋其作用機理。為揭示微生物作用下的沉積物中磷的生物地球化學循環機制，水生植物的恢復與富營養化水體的生態治理提供參考。

結題摘要

項目背景： 淺水湖泊沉水植物對水體生產力具有十分重要的影響。根際蘊藏著的豐富微生物資源對沉積物中磷的生物地球化學循環起著關鍵作用。 研究內容： 1淺水湖泊典型優勢沉水植物生長旺盛期，根際微生物群落結構特徵及各形態磷分布特徵; 2洪澤湖沉水植物生長過程根際微生物群落結構特徵及磷遷移轉化規律研究;3 沉水植物根際微生物群落結構動態變化特徵及磷遷移轉化規律的室內模擬研究。 重要結果： 1在生長旺盛期，苦草根際沉積物中，16:00、18:00、18:2ω6c磷脂含量顯著高於其他植物；菹草根際革蘭氏陰性菌16:1ω7c、18:1ω7c磷脂占優。馬來眼子菜根際沉積物中總磷含量最高，無機磷是各沉水植物根際沉積物中總磷的主要組成部分，約占總磷的60%。HCl-P是馬來眼子菜根際沉積物無機磷的主要組成，占比約50%-78%。NaOH-P是菹草根際無機磷的主要組成，占比為57%。 2 洪澤湖兩種沉水植物（菹草、蓖齒眼子菜）及菹-蓖混叢根際沉積物微生物群落結構在生長周期內發生了顯著變化。16:00、16:1ω7c、18:1ω7c磷脂脂肪酸在三種群叢變化顯著。影響沉積物微生物群落的因素：不同生長階段大於沉水植物類型。在生長周期內，沉水植物根際沉積物總磷、無機磷、有機磷含量均呈現先降低後升高的趨勢。植物生長期，沉積物環境能夠促使有機磷向無機磷的轉換，增加NaOH-P降低HCl-P，植物衰亡期時，NaOH-P存在向HCl-P轉化的趨勢。 3 室內模擬實驗表明，苦草在生長周期內，革蘭氏陽性菌占主要優勢，革蘭氏陰性菌則隨苦草的生長呈下降趨勢。苦草生長初期與旺盛期根際微生物群落結構差異度為23.63%，與衰亡期差異度為38.71%，而生長旺盛期與衰亡期根際微生物群落結構差異度為37.69%。生長旺盛期以16:00，18:00革蘭氏陽性菌，18:1 w7c，18:1 w9c革蘭氏陰性菌為主。生長衰亡期，則以14:00，a15:0革蘭氏陽性菌, 18:2 w6c真菌為主。苦草生長有效地減少沉積物中有機質及磷的含量，總磷、有機磷、無機磷分別下降8.97%、7.8%、10.28%。沉積物中TP和IP在培養前75天快速下降，75天之後下降速度變緩。值得關注的是NaOH-P在培養的前75天呈上升趨勢。