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水生高等植物在湖泊,尤其是浅水湖泊生态系统中占据十分重要的地位,它不仅能够吸收水体和沉积物中的营养盐、分泌他感物质抑制浮游植物生长,而且能改善湖泊生态系统的物理、化学及生物学特性,是浅水湖泊生态系统中的关键功能群。浮游细菌是指水体中营自由生活的原核浮游生物类群,在水生态系统生物地球化学循环中也具有极其重要的地位。目前影响浮游细菌群落结构组成的生态因子逐渐被揭示,主要包括上行因素(营养盐浓度、T、pH、DO、水体紊乱度等)和下行因素(原生动物捕食作用等)。但浅水湖泊中的关键功能群-水生高等植物对浮游细菌组成的影响及相应的环境过程研究较少。近年来由于分子生物学技术的发展,尤其是基于16S rRNA基因的分子系统发生学研究方法已大量应用于湖泊环境中微生物生态学的研究,可以便捷的分析和比较不同生境中的浮游细菌群落结构及其多样性。
本研究首先采用限制性末端片段长度多态性分析(terminal restrictionfragment length polymorphism,T-RFLP)研究了不同前处理方法得到的样品的浮游细菌群落结构的变化,以寻求较好的样品保存方法,更好的研究水生植物与浮游细菌间的关系,结果表明,5℃保存和甲醛固定常温保存(28℃)在18h内可以很好的保持所得样品的原位性,能更充分的反映所研究水体中的浮游细菌群落结构的真实性。通过构建浮游细菌的16S rDNA克隆文库(16S rDNA clone library)比较了不同湖泊花神湖和紫霞湖(有草vs无草)之间浮游细菌的群落结构组成;采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction-denaturinggradient gel electrophoresis,PCR-DGGE)研究了同一个湖泊内(太湖)浮游细菌的基因组成变化;最后运用PCR-DGGE和构建16S rRNA基因克隆文库两种分子生物学方法,分析在水生植物高密度(水柱实验)和低密度(水桶实验)两种分布情况下,不同类型水生植物(浮叶植物、挺水植物、沉水植物)对浮游细菌群落结构的影响及其机制。结果表明,水生植物对浮游细菌群落结构有重要影响,水生植物与浮游细菌间具有特异性的种间关系,并且这个关系随着尺度变小表现的更加显著。空间异质性的增加和时间尺度的增加是有助于微生物多样性的发生和维持,传统生物多样性的理论也是适用于微生物的。