研究论文复合池塘循环水养殖系统微生物群落结构分析姚延丹1,2, 李谷1, 陶玲1, 李晓莉1, 张世羊1, 赵巧玲1, 林玉良11. 中国水产科学研究院 长江水产研究所, 湖北 荆州434000; 2. 上海海洋大学 水产与生命学院, 上海 201306摘要: 于2008年6至10月逐月调查研究了新型复合池塘循环水养殖系统各塘水体理化和微生物分子特征。通过提取水样中细菌总DNA, 扩增其16S rDNA基因V3区, 再经DGGE分析获得图谱, 选择其中主要的13条特征条带进行克隆测序。研究结果表现为, 随水流方向(P1→P5), 各循环塘溶氧(DO)和透明度(SD)依次呈明显下降趋势, TP和CODMn水平呈明显上升趋势; 与对照塘相比, 循环塘DO和SD升高, CODMn和营养盐水平降低。而NH4+-N、DGGE图谱分析显示, 各养殖塘微生物种类丰富, 循环塘与对照塘的群落结构存在明显差异, 且差异主要表现在较弱的条带上; 13条特征条带的测序结果表明, 池塘优势菌群分属4个门: 放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes), 其中有2条属于蓝细菌门的条带特定分布于对照塘。典型对应分析(CCA)排序结果显示, DGGE图谱条带分布与理化因子密切相关。与传统池塘养殖相比, 该养殖模式有助于改善养殖池塘微生态环境。本研究旨为池塘微生物群落结构及其功能关系研究提供借鉴。[中国水产科学, 2011,18(2): 407?415]关键词: 复合池塘循环水养殖系统; 微生物群落结构; 人工湿地; DGGE中图分类号: S94 文献标识码: A 文章编号: 1005?8737?(2011)02?0407?09复合池塘循环水养殖系统(Integrated Pond Recirculating Aquaculture System, IPRAS)是运用生态学原理, 将人工湿地、生态沟渠、生物塘等生态工程技术和池塘养殖有机结合构建的一种具有节水和生态安全的新型池塘养殖系统[1]。研究结果表明, 该系统作为一种新的池塘养殖生产方式, 在提高养殖产品品质, 改善养殖产品质量, 节约水资源及有效解决废水排放等方面均具有明显的理论和实践意义[2]。微生物作为营养物质的分解者和转化者、物质和能量的贮存者[3?4]以及食物链中重要生产者[5], 在池塘养殖过程中具有重要作用, 它的群落结构不仅构成水体物质循环基础, 而且明显指示水环境质量变化[6]。传统微生物种群结构研究一直建立在传统分离和培养方法上, 这种方法费时费力, 培养种群数量有限, 不能代表整个微生物群落结构。变性梯度凝胶电泳(Denatured Gradient Gel Electrophoresis, DGGE)是基于16S rDNA 保守性的DNA指纹技术, 能避开分离培养途径的不足, 可以原位研究微生物群落结构组成。该技术从1993年被Muyzer等[7]首次用来分析土壤环境微生物区系以来, 已被广泛应用于各种环境微生物生态学研究[8], 并已发展成为目前研究微生物群落结构的主要分子生物学方法。PCR-DGGE技术可以使碱基序列稍有区别的PCR扩增产物在变性剂浓度逐步提高的聚丙烯酰胺凝胶中具有不同的收稿日期: 2010?06?08; 修订日期: 2010?08?23.基金项目: 农业部农业科技成果转化资金项目(2008GB23260394); 农业部现代农业产业技术体系建设专项资金资助项目(NYCYTX-49); 中央级公益性科研院所基本科研业务费; 中国水产科学研究院渔业水体净化技术和系统研究重点开放实验室开放基金项目(FWT-200701) .作者简介: 姚延丹(1984?), 女, 硕士研究生. E-mail: 通讯作者: 李谷, 研究员. Tel: ; E-mail: 中国水产科学 第18卷迁移位点, 从而实现不同序列的分离。与传统的微生物分离培养技术相比, 具有快速、准确的特点, 为微生物群落结构和功能解析提供了强大的技术手段[9]。本研究利用PCR-DGGE技术, 通过对比分析新型复合池塘养殖系统和传统池塘养殖系统微生物群落结构特点, 以期为进一步优化系统构建与运行提供科学依据。地由一组L×W×H为30 m× m× m的床体, 填埋碎石作为基质, 深度 m, 沿水流方向分别栽种美人蕉(Canna indica)、鸢尾(Iris tectorum)和菖蒲(Acorus calamus) 3种湿生植物