郑保海. 丹江口水库浮游真核生物群落结构特征和驱动因素及水质驱动因子评价. 南阳:南阳师范学院硕士论文,2021.
摘 要
浮游生物广泛存在于水生生态系统之中,对物质流动和能量循环起着关键作用。为充分了解丹江口水库浮游真核生物的组成和演变,维护南水北调中线工程水源地水生态平衡。于2018年和2019年对丹江口水库11个位点四次采样共132个样本进行监测,结合 18S rDNA 高通量测序技术和多元化分析方法对丹江口水库表层水体浮游真核生物群落丰度和多样性进行分析,主要结果如下:
1. 针对丹江口水库的水质监测表明2018年和2019年丹江口水库综合营养状态为贫中营养状态,水质整体较好,人为扰动对水质的影响较大。丹江口水库浮游真核生物由30门、51纲、73目、87科、101属、121种组成,Cryptomonadales是丹江口水库浮游真核生物群落的优势类群,浮游真核生物群落丰度和多样性程度均较高,水温(WT)、化学需氧量(COD)和硝态氮(NO3--N)是显著影响群落丰度的理化因素,NO3--N和透明度(SD)显著影响群落的多样性。浮游真核生物群落组成相似性季节变化明显,空间分布对丹江口水库浮游真核群落组成有一定影响,显著影响2018年和2019年浮游真核生物群落分布的理化因素是WT、SD、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、高锰酸盐指数(CODMn)、总磷(TP)和NO3--N。
2. 丹江口水库浮游真核生物网络分析表明,春季的网络连通性高于秋季。Ascomycota(OTU567)、Ciliophora(OTU344)和NO3--N、DO与WT是春季网络的重要网络中心节点。Ciliophora(OTU47、OTU1005)、Cryptomonadales(OTU239、OTU347)、Kathablepharidae(OTU646)、unclassified Eukaryota(OTU678)和Cond、DO与COD是秋季网络的重要网络中心节点。DO和Ciliophor是春秋两季共同的重要网络节点,在丹江口水库浮游真核生物环境-物种相互作用中具有重要的作用。
3. 群落中的关键性物种对群落结构组成具有重要作用,关键性物种在群落中削弱或消失能对群落结构造成重大影响。针对丹江口水库浮游真核生物的随机森林分析和AUC验证结果表明Porifera、Cryptomonadales、unclassified Eukaryota、norank Eukaryota、unclassified Cryptophyceae、Ichthyosporea、Kathablepharidae和Cercozoa是丹江口水库2018和2019年浮游真核生物群落组成的重要性物种,在群落组成中具有重要的作用。
4. PICRUSt 2功能预测和代谢通路分析显示,丹江口水库浮游真核生物主要涉及10种功能(三磷酸腺苷酶、肽基脯氨酰异构酶、DNA指导的RNA聚合酶、DNA指导的DNA聚合酶、蛋白酶体内肽酶复合物、质子梯度ATP合成酶、蛋白质丝氨酸/苏氨酸磷酸酶、唾液酸酶、组蛋白乙酰转移酶、1-烷基-2-乙酰甘油磷酸胆碱酯酶)和6 类生物代谢通路(有氧呼吸、降解和脂肪酸β-氧化等6 类生物代谢通路),秋季功能丰度变化大于春季,2019年功能丰度变化大于2018年,代谢通路生态位差异为采样点变化 > 年际变化 > 季节变化。表现出功能和代谢途径上的多样性。
关键词:丹江口水库;浮游真核生物;高通量测序;网络分析;随机森林;PICRUSt 2功能预测