泸沽湖浮游生物多样性及垂直变化规律研究

黄朔, 陈远超, 李丹洁, 李连翔

黄朔, 陈远超, 李丹洁, 李连翔. 泸沽湖浮游生物多样性及垂直变化规律研究[J]. 南方水产科学, 2022, 18(1): 22-32. DOI: 10.12131/20210074
引用本文: 黄朔, 陈远超, 李丹洁, 李连翔. 泸沽湖浮游生物多样性及垂直变化规律研究[J]. 南方水产科学, 2022, 18(1): 22-32. DOI: 10.12131/20210074
HUANG Shuo, CHEN Yuanchao, LI Danjie, LI Lianxiang. Diversity and vertical variation of plankton in Lugu Lake[J]. South China Fisheries Science, 2022, 18(1): 22-32. DOI: 10.12131/20210074
Citation: HUANG Shuo, CHEN Yuanchao, LI Danjie, LI Lianxiang. Diversity and vertical variation of plankton in Lugu Lake[J]. South China Fisheries Science, 2022, 18(1): 22-32. DOI: 10.12131/20210074

泸沽湖浮游生物多样性及垂直变化规律研究

基金项目: 国家自然科学基金项目 (31860603);云南省科技厅农业联合面上项目 (2017FG001-31);云南省重点学科野生动植物保护与利用 (XKZ200904);云南省林学一流学科建设项目 (51600625)
详细信息
    作者简介:

    黄 朔 (1994—),男,硕士研究生,研究方向为野生动植物保护与利用。E-mail: huangshuokm@163.com

    通讯作者:

    李连翔 (1975—),男,高级工程师,从事自然保护区管理工作。E-mail: 925872506@qq.com

  • 中图分类号: Q 179.1

Diversity and vertical variation of plankton in Lugu Lake

  • 摘要: 2020年1月、5月、9月利用系统抽样法对泸沽湖浮游生物多样性、密度和生物量进行调查,并对浮游生物密度垂直变化规律进行研究,为泸沽湖渔业管理、珍稀濒危鱼类的生境恢复及水生生态环境保护提供科学依据。调查共鉴定浮游生物243种,其中浮游植物7门10纲23目41科85属148种,小转板藻 (Mougeotia parvula)、克洛脆杆藻 (Fragilaria crotonensis) 为主要优势类群;浮游动物12目28科58属95种,透明溞 (Daphnia hyaline)、方形网纹溞 (Ceriodaphnia quadrangular) 为主要优势类群。由于水质变化及人为干扰,泸沽湖浮游生物物种组成已发生一定程度变化。浮游动植物Shannon-Wiener多样性指数 (H') 与Pielou均匀度指数 (J') 在各采样月份波动一致,均为1月>5月>9月。浮游生物密度与生物量在不同采样月份呈现较大差异,浮游植物密度9月>5月>1月,而各采样月份浮游动物的密度差别较小,浮游植物生物量1月>9月>5月,浮游动物生物量5月>9月>1月,相关分析结果显示,在5月和9月,捕食关系密切的物种之间在密度和生物量上均表现出显著的正相关。浮游生物密度垂直变化规律研究表明:浮游生物密度的垂直变化与泸沽湖水体温度的垂直变化有密切关系,浮游植物密度在1月和5月随着水层深度的增加先升高后降低,而在9月先降低后升高;浮游动物密度在1月随着水层深度的增加而降低,在5月先升高后降低,在9月先降低后升高;浮游动植物关系在不同水层也有一定的差异。初步推断温度的垂直变化是影响部分水层中浮游动植物分布以及两者关系的重要因素。
    Abstract: To provide scientific basis for the fishery management, the habitat restoration of rare and endangered fish, and the aquatic ecological environment protection in Lugu Lake, we investigated the biodiversity, density and biomass of plankton in Lugu Lake in January, May and September of 2020 by using the systematic sampling method. Meanwhile, we studied the vertical variation of plankton density. A total of 148 species of phytoplankton had been identified, which belonged to 7 Phyla, 10 Classes, 23 Orders, 41 Families and 85 Genera, among which Mougeotia parvula and Fragilaria crotonensis were the main dominant phytoplanktons. A total of 95 species of zooplankton had been identified, which belonged to 12 Orders, 28 Families and 58 Genera, among which Daphnia hyalina and Ceriodaphnia quadrangula were the main dominant zooplanktons. The species composi tion of plankton in Lugu Lake had changed to some extent due to water quality change and human disturbance. The phytoplankton Shannon-Wiener index (H') and Pielou evenness index (J') were consistent in the sampling months, with a descending order of January>May >September. The density and biomass of plankton were significantly different in the sampling months, and the density of phytoplankton followed a descending order of September>May>January. The density of zooplankton varied little in the sampling months. The phytoplankton biomass followed a descending order of January>September>May. The zooplankton biomass followed a descending order of May>September>January. The results of correlation analysis show that in May and September, there were significant positive correlations in the density and biomass between species with close predation relationship. The vertical variation of plankton in Lugu Lake shows that the vertical variation of plankton was related to the appearance and movement of thermodynamic stratification in the lake. With the increase of water depth: 1) The density of phytoplankton first increased and then decreased in January and May, but first decreased then increased in September. 2) The density of zooplankton decreased in January, first increased and then decreased in May, but decreased and then increased in September. The zooplankton-phytoplankton relationship also varied at different water layers. It is preliminarily assumed that the vertical change of temperature affects the vertical distribution of plankton, and their relationships in different water layers are also affected.
  • 弧菌病是常见的水产养殖病害[1]。近年来随着水产养殖品种的增加和养殖规模的扩大,尤其是高密度养殖使水体自身调节能力降低,弧菌病害和氨氮 (NH4 +-N) 过量对水产养殖的负面影响越来越严重,有关水产养殖过程中弧菌病防治和水体污染治理的研究备受关注[2]。目前主要采用化学、物理手段进行弧菌病的防治,但物理手段会造成水体二次污染,化学手段会导致病原菌的抗药性,打破水域生态平衡,而生物手段则弥补了化学手段的不足,这类生态友好型的治理手段已成研发热点[3],生产上亟需更多的微生物制剂用于水产病害和水污染治理[4]

    光合细菌 (Photosynthetic bacteria, PSB) 是在厌氧条件下以光为能源,以二氧化碳 (CO2) 或有机物为碳源,进行不生氧光合作用的原核生物[5]。目前所知的光合细菌可分为着色杆菌科、外硫红螺菌科、紫色非硫细菌、绿色硫细菌、多细胞丝状绿细菌、螺旋杆菌科、含细菌叶绿素的专性好氧菌7大类群,其中在水产养殖方面应用最多的为紫色非硫细菌[6-8]。光合细菌将水体中的有机物转化为自身生长所需的能量,与病原微生物形成竞争关系,从而成为优势菌群,抑制病原菌的生长繁殖[9],降低水产养殖病害的发生率,而且光合细菌所含的营养物质能够提高养殖鱼虾的免疫力,大幅提升其产量[10]。光合细菌作为生防菌株,已有研究主要针对其能够高效降解水体中的三态氮、硫化氢等有害物质[11],而对同时具有弧菌拮抗作用和降解NH4 +-N、亚硝态氮 (NO2 -N) 复合功能的光合细菌的研究较少。本研究通过分离筛选对弧菌具有抑制作用并能降解NH4 +-N和NO2 -N的优良光合细菌,以期为水产养殖病害的生物防治和养殖水污染治理提供优良菌株。

    光合细菌富集培养基为氯化钠 (NaCl) 2 g,七水硫酸镁 (MgSO4·7H2O) 0.2 g,氯化铵 (NH4Cl) 1 g,磷酸二氢钾 (KH2PO4) 1.75 g,乙酸钠 (CH3COONa) 3 g,酵母粉1 g,蒸馏水1 000 mL,pH 7.0,灭菌后加入2 g 碳酸氢钠 (NaHCO3)。光合细菌分离培养基为光合细菌富集培养基添加1.7%琼脂。光合细菌发酵培养基为LB培养基。弧菌的培养及抑菌作用测定培养基为2216E培养基 (蛋白胨5 g、酵母膏1 g、磷酸高铁0.01 g,琼脂20 g,陈海水1 000 mL,pH 8.0)。NH4 +-N降解培养基为NaCl 2 g,MgSO4·7H2O 0.2 g,硫酸铵[(NH4)2SO4] 0.2358 g,KH2PO4 1.75 g,CH3COONa 3 g,酵母粉1 g,蒸馏水1 000 mL,pH 7.0,灭菌后加入2 g NaHCO3 (NH4 +-N质量浓度为50 mg·L−1)。NO2 -N降解培养基为NaCl 2 g,MgSO4·7H2O 0.2 g,NaNO2 0.246 4 g,KH2PO4 1.75 g,CH3COONa 3 g,酵母粉1 g,蒸馏水1 000 mL,pH 7.0,灭菌后加入2 g NaHCO3 (NO2 -N质量浓度为50 mg·L−1)。柠檬酸盐利用培养基为NaCl 2 g,MgSO4·7H2O 0.2 g,NH4Cl 1 g,KH2PO4 1.75 g,柠檬酸钠3 g,蒸馏水1 000 mL,pH 7.0,灭菌后加入2 g NaHCO3

    副溶血弧菌 (Vibrio parahemolyticus)、鳗弧菌 (V. anguillarum)、创伤弧菌 (V. vulnificus) 由本实验室保藏提供。

    从连云港海域海州湾、车牛山岛、灌河入海口等区域采集海水样品20个,海泥样品4个,从南通市如东、启东地区海域采集海水样品4个,海泥样品2个。

    取5 mL样品于25 mL富集培养基中,置于50 mL螺口离心管中,再加5 mL无菌液状石蜡,30 ℃,2 000 lx光照条件下富集培养,至培养物出现不同颜色。取1 mL培养物接种于新的富集培养基中继续培养,重复3~4次,得到深色培养液。

    采用双层平板涂布法和双层平板划线法。取不同的样品富集液,进行梯度稀释,分别取不同样品10−4、10−5、10−6稀释浓度的稀释液0.2 mL涂布于光合细菌分离培养基平板上,用一层融化后冷却至约45 ℃的分离培养基覆盖,静置凝固后,30 ℃光照条件下培养4 d。挑取红色、紫色、棕色和绿色等不同颜色菌落至新的分离培养基的平板上进行三区划线,进一步纯化,至在显微镜下观察菌体形态一致。

    将分离得到的光合细菌菌株接种于装有25 mL LB液体培养基的50 mL离心管内,加入5 mL灭菌石蜡,在30 ℃、光照强度2 000 lx下培养4 d,菌液用无菌液体培养基调整光密度 (OD660 nm) 相等且OD660 nm≥1.5。

    采用牛津杯法。将在2216E培养基斜面上培养24 h的供试3种弧菌用无菌生理盐水洗下,制备成浓度为107个·mL−1的菌悬液,取0.1 mL菌悬液涂布在2216E培养基平板上。在距离培养皿边缘1.5 cm处的含菌平板四周均匀放置牛津杯,每个牛津杯中注入200 μL光合细菌不同菌株浓度为107个·mL−1的菌悬液,以等量的无菌培养基为对照,28 ℃恒温培养48 h,观察测定抑菌圈直径。每个菌株3个重复。

    分别采用靛酚蓝分光光度法和盐酸萘乙二胺分光光度法 (GB/T 11889—1989) 测定溶液中NH4 +-N和NO2 -N质量浓度。分别以NH4 +-N质量浓度和NO2 -N质量浓度为横坐标,OD637 nm和OD538 nm为纵坐标,制作标准曲线,建立回归方程。

    将光合细菌菌悬液 (OD660 nm≥1.5) 按10%的接种量接入装有25 mL液体降解培养基的50 mL离心管中,加入5 mL灭菌石蜡,每个菌株3个平行,在30 ℃、光照强度2 000 lx下静置培养4 d。发酵液于4 ℃、5 000 r·min−1条件下离心20 min,取上清液,测定不同菌株上清液的吸光值,根据标准曲线计算不同菌株发酵液中的氮质量浓度,以未接种的培养基作为对照,计算不同菌株的降解率。

    $$ R=({{C}_{t}}-{{C}_{0}})/{{C}_{0}}\times 100{\text{%}} $$ (1)

    式中:R为降解率;Ct为对照浓度;C0为处理浓度。

    将筛选出的抑菌并高效降解NH4 +-N和NO2 -N的光合细菌菌株接种于光合细菌分离培养基上,在30 ℃、光照强度2 000 lx下静置培养4 d,通过解剖镜观察培养基上菌落形态及颜色,挑取单菌落,进行革兰氏染色和鞭毛染色,显微镜观察菌体大小、形态和染色结果。

    挑取菌株3个单菌落至含2 mL无菌水的离心管中,振荡均匀并制成0.5麦氏浊度的均一菌悬液,吸取50~100 µL菌悬液接种至不同的生化管中,按照说明书于不同条件下培养,观察反应管的显色结果,将显色结果与《结果诠释表》比对,确定反应结果,以大肠杆菌为对照菌。

    柠檬酸盐利用试验:将光合细菌菌悬液 (OD660 nm≥1.5) 按10%的接种量接入装有25 mL柠檬酸盐利用培养基的50 mL离心管中,加入5 mL灭菌石蜡,在30 ℃、2 000 lx下静置培养4 d,观察培养基颜色变化,确认菌株是否生长。

    根据形态观察和生理生化反应结果,对照《伯杰细菌鉴定手册》 《常见细菌系统鉴定手册》对菌株进行初步鉴定。

    将P-3菌株样品送至上海生工生物工程有限公司,测定菌株的16S rDNA序列。所得的基因序列拼接完整后与NCBI数据库中的已知序列进行BLAST比对,选取近源序列,采用MEGA 7.0软件构建16S rDNA基因序列系统发育树。

    在光照厌氧条件下30个不同样品多次富集培养,有6个样品出现了颜色变化,分离自灌河入海口海泥 (A) 为棕色,车牛山岛海水 (B) 和南通如东海泥 (C) 均为深红色,南通启东海水 (D) 和连云港高公岛表层海水 (E) 为红色,海州湾海水 (F) 为绿色 (图1),其他样品浑浊,未变色。

    图  1  富集筛选培养后的培养液
    A. 灌河入海口海泥;B. 车牛山岛海水;C. 南通如东海泥;D. 南通启东海水;E. 连云港高公岛表层海水;F. 海州湾海水。
    Fig. 1  Culture medium after enrichment and screening
    A. Sea mud of the river empties into the sea; B. Cheniushan Island sea water; C. Sea mud of Rudong, Nantong; D. Sea water of Qidong, Nantong; E. Surface water of Gaogong Island, Lianyungang; F. Sea water of Haizhou Bay.

    将富集的30个样品涂布于光合细菌平板上,从连云港高公岛海域海水分离纯化得到了橙红色的P-1菌株,从南通如东海泥中分离得到红色的P-2菌株,从连云港车牛山岛海域海水分离得到深红色P-3菌株。3个菌株的形态特征见表1图2图3,符合光合细菌的特征。

    表  1  分离得到的3个光合细菌菌株的形态特征
    Table  1  Morphological characteristics of three isolates of photosynthetic bacteria
    菌株编号
    Strain No.
    菌体形态
    Mycelial morphology
    细胞大小
    Cell size/μm
    革兰氏染色
    Gram stain
    液体培养
    Liquid culture
    菌落形态
    Colony morphology
    P-1 短杆状 1.47×0.83 G– 橙红色 橙色,边缘整齐,圆形,高突起
    P-2 卵球状 1.02×0.23 G– 红色 深红色,边缘整齐,圆形,低突起,表面有光泽
    P-3 细杆状 1.49×0.15 G– 深红色 红色,边缘整齐,圆形,表面低突
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    图  2  菌株P-1形态特征观察
    a. 菌落特征;b. 菌株形态。
    Fig. 2  Morphological characteristics of P-1 strain
    a. Colony characteristics; b. Strain morphology.
    图  3  菌株P-2形态特征观察
    a. 菌落特征 (15×);b. 菌株形态。
    Fig. 3  Morphological characteristics of P-2 strain
    a. Colony characteristics (15×); b. Strain morphology.

    菌株P-3对3种弧菌均有抑制作用,对鳗弧菌的抑菌圈较明显,抑菌圈平均直径为 (5.26±0.03) mm。菌株P-1、P-2在平板对峙试验中,牛津杯周围基本上未现抑菌圈,说明这2株菌对副溶血弧菌、鳗弧菌和创伤弧菌没有拮抗作用 (表2图4)。

    表  2  不同光合细菌菌株对弧菌的抗菌效果
    Table  2  Antibacterial effect of strains against Vibrios
    指示菌
    Indicator bacteria
    抑菌圈平均直径
    Average diameter of inhibition zone/mm
    P-1P-2P-3
    副溶血弧菌
    V. Parahemolyticus
    2.27±0.04
    鳗弧菌 V. anguillarum 5.26±0.03
    创伤弧菌 V. vulnificus 2.40±0.01 2.10±0.08
    注:—. 无明显抑菌圈。 Note: —. No obvious bacteriostatic zone.
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    图  4  不同光合细菌菌液对副溶血弧菌 (a)、鳗弧菌 (b) 和创伤弧菌 (c) 的抑菌效果
    Fig. 4  Antibacterial effect of against V. parahemolyticus (a), V. anguillarum (b) and V. vulnificus (c)

    将光合细菌菌液加入含50 mg·L−1 NH4 +-N、NO2 -N降解培养基中,光照厌氧条件30 ℃培养4 d,测定发酵液的吸光值,并通过回归方程计算氮浓度,结果见表3。3株菌株降解氮的能力较强,其中菌株P-2的NH4 +-N降解率最高 (93.39%),菌株P-3的NO2 -N降解率最高 (94.98%)。

    表  3  3株海洋光合细菌对氨氮和亚硝态氮的降解率
    Table  3  Ammonia nitrogen and nitrite nitrogen degradation rate of three marine photosynthetic bacteria
    菌株
    编号
    Strain No.
    氨氮 NH4 +-N亚硝态氮 NO2 -N
    质量浓度
    Concentration/
    (mg·L−1)
    降解率
    Degradation
    rate/%
    质量浓度
    Concentration/
    (mg·L−1)
    降解率
    Degradation
    rate/%
    CK 48.78±0.00 48.91±0.35
    P-1 6.02±0.21 87.66±0.42 7.12±1.39 85.44±1.27
    P-2 3.22±0.08 93.39±0.16 15.24±0.42 68.83±0.85
    P-3 5.03±0.36 89.68±0.73 0.98±0.29 94.98±0.60
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    根据不同菌株抑菌作用、NH4 +-N和NO2 -N降解作用结果,菌株P-3对3种弧菌的抑制作用以及对NO2 -N的降解作用最强,同时对NH4 +-N的降解率较高,作为高效抑菌降解NH4 +-N和NO2 -N的优良菌株进行初步鉴定。

    菌落形态为红色圆球状,边缘整齐,表面低突 (图5);该菌为革兰氏阴性菌,细胞短杆状,大小为 (1.34~1.62) × (0.33~0.59) μm,单根极生鞭毛 (图6-a);菌株P-3在光照厌氧条件下,培养液呈深红色 (图6-b)。

    图  5  菌株P-3形态特征
    a. 菌落特征 (25×);b. 菌株形态。
    Fig. 5  Morphological characteristics of P-3 strain
    a. Colony characteristics (25×); b. Strain morphology.
    图  6  菌株P-3鞭毛染色 (a) 和液体培养物 (b)
    Fig. 6  Flagella stained (a) and liquid culture (b) of P-3 strain

    菌株P-3在麦芽糖、阿拉伯糖生化鉴定管颜色变为黄色、阳性,葡萄糖管颜色无变化,说明该菌具有分解阿拉伯糖和麦芽糖的能力,不能利用葡萄糖作为碳源;尿素酶、赖氨酸脱羧酶、精氨酸双水解酶实验呈阳性,表明菌株P-3能分解氨基酸使其脱羧生成胺;苯丙氨酸、肌醇试验为阴性;柠檬酸钠作为唯一碳源培养4 d,培养液颜色变为红色,为阳性,表明菌株P-3可以利用柠檬酸盐 (表4)。

    表  4  菌株P-3生理生化试验结果
    Table  4  Physiological and biochemical characteristics of P-3 strain
    测定项目
    Parameter
    反应结果 Reaction
    菌株P-3
    P-3 strain
    大肠杆菌 (对照)
    Escherichia coli
    (Control)
    肌醇 Inositol
    明胶 Gelatin +
    尿素酶 Urease +
    赖氨酸脱羧酶 Lysine decarboxylase +
    精氨酸双水解酶 Arginine dihydrolase + +
    苯丙氨酸 Phenylalanine
    葡萄糖 Glucose
    阿拉伯糖 Arabinose + +
    麦芽糖 Malt dust + +
    柠檬酸盐 Citrate +
    注:+. 阳性;−. 阴性;下同。 Note: +. Positive; −. Negative; the same below.
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    根据形态观察结果和生理生化试验,参照《伯杰细菌系统鉴定手册》和《常见细菌系统鉴定手册》对菌株P-3进行初步鉴定。

    在厌氧光照条件下培养物为深红色的光合细菌有红假单胞菌属、红螺菌属和红微菌属,红螺菌属菌体为螺旋状,不具有脱氮能力,生境为淡水环境;红微菌属菌体为卵圆形至柠檬状,依靠周生鞭毛运动,且不能利用柠檬酸盐为碳源;红假单胞菌属的菌体为球形或杆状,单根极生鞭毛运动,不能利用葡萄糖,可以利用柠檬酸盐且具有脱氮作用,生境为海水环境,菌株P-3细胞形态、生理生化特性等与红螺菌属和红微菌属不同,而与红假单胞菌属的形态和生理生化特性一致,初步认为菌株P-3为红假单胞菌 (Rhodopseudomonas sp.,表5)。

    表  5  红假单胞菌属菌株P-3鉴别特征
    Table  5  Identification characteristics of Rhodopseudomonas P-3
    性状
    Characteristics
    菌株P-3
    P-3 strain
    红假单胞菌属
    Rhodopseudomonas sp.
    红螺菌属
    Rhodospirillum sp.
    红微菌属
    Rhodomicrobium sp.
    细胞大小 Cell size/μm (1.34~1.62) × (0.33~0.59) (0.6~5.0) × (0.4~0.5) 0.8~1.5 (2~2.8) × (1~1.2)
    革兰氏染色 Gram stain G− G− G− G−
    菌体形态 Strain morphology 杆状 球形或杆状 螺旋状 卵圆形至柠檬状
    厌氧光照培养物颜色 Anaerobic lighting culture colour 深红色 深红色 红色至棕色 深红至红褐色
    光照厌氧生长 Anaerobic growth under light + + + +
    利用葡萄糖 Utilization of glucose
    肌醇 Inositol
    生境 Habitat 海水 淡水、海水和泥土 淡水 淡水和海水
    明胶 Gelatin + ±
    柠檬酸钠 Sodium citrate + + ±
    脱氮 Denitrifcation + + ±
    鞭毛 Flagella 极生 极生 极生 周生
    注:G−. 革兰氏阴性;±. 部分菌株阳性,部分菌株阴性。 Note: G−. Gram-negative; ±. Some were positive and some were negative.
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    将菌株P-3的16S rDNA基因序列与NCBI中的序列进行比对,选取同属内同源相似性较高的不同菌株的16S rDNA序列,采用MEGA 7.0软件构建系统发育树,菌株P-3的16S rDNA与多株沼泽红假单胞菌 (R. palustris) 的相似性为99.31%,结果见图7

    图  7  基于P-3菌株的16S rDNA基因序列构建的系统发育树
    Fig. 7  Phylogenetie tree of P-3 strain based on 16S rDNA gene sequences

    有学者认为光合细菌具有类胡萝卜素[12-13]、细菌叶绿素[14]等光合色素,在光照培养条件下,其培养液大多呈红色、紫色或者绿色等[5],如张小倩等[15]从辽河入海口筛选出1株产红色色素能力较强的红假单胞菌属菌株,王蕊等[16]从凡纳滨对虾 (Litopenaeus vannamei) 池塘水样、底泥中分离到1株类胡萝卜素含量较高的粪红假单胞菌 (R. faecalis)。本研究分离到的3株光合细菌厌氧培养液颜色均为红色,与已有的研究中菌液颜色相符,利用这一特性初步筛选菌株,有助于寻找到更多的光合菌株资源。

    弧菌属是水产养殖中一种常见的细菌性病原[17-18],目前用于弧菌病的拮抗菌主要有乳酸菌[19]、芽孢杆菌[20]、光合细菌[21]等。张信娣等[22]研究发现球形红假单胞菌X3在平板扩散法中对水产致病菌有微弱的抑制作用。本研究中的沼泽红假单胞菌对副溶血弧菌、鳗弧菌和创伤弧菌均具有拮抗作用,与张信娣等[22]的研究结果相似。

    光合细菌可以吸收水体中的NH4 +-N、硝态氮 (NO3 -N) 和NO2 -N,起到改善水质、修复水环境的作用[23-25]。目前对改善养殖环境的光合细菌种类研究颇多,如海洋着色菌 (Marichromatium gracile) [26]、红假单胞菌[27]、类球红细菌 (Rhodobacter sphaeroides) [28]、沙氏外硫红螺菌 (Ectothiorhodospira shaposhnikovii) [29]等,这些光合菌降解效率各不相同。本试验分离筛选得到的菌株P-3与金春英等[30]和刘珍珠等[31]研究的沼泽红假单胞菌降解效果相近。金春英等[30]分离出1株沼泽红假单胞菌CQV97,其对不同质量浓度的NH4 +-N和NO2 -N最大去除率分别为35%~96%和46.850%~99.998%;刘珍珠等[31]从冰川前缘原生裸地土壤中分离出1株为沼泽红假单胞菌LG,菌株对NH4 +-N的转化率最高为65.71%,对NO3 -N的转化率为95.58%,已有的研究表明光合细菌在养殖水体的NH4 +-N和亚硝酸盐降解中发挥了重要作用。

    本试验分离筛选得到的菌株P-3在NH4 +-N和NO2 -N质量浓度为50 mg·L−1时,对NH4 +-N和NO2 -N的降解率分别达89.68%和94.98%,同时对副溶血弧菌、鳗弧菌和创伤弧菌均具有抑制作用,具有复合功能,表现出潜在的开发应用前景。

  • 图  1   泸沽湖浮游生物样线分布

    Figure  1.   Distribution of sampling line in Lugu Lake

    图  2   泸沽湖浮游植物密度垂直变化趋势图

    Figure  2.   Vertical variation trend of phytoplankton density in Lugu Lake

    图  3   泸沽湖浮游动物密度垂直变化趋势图

    Figure  3.   Vertical variation trend of zooplankton density in Lugu Lake

    表  1   泸沽湖浮游生物样点坐标

    Table  1   Coordinate of plankton samplinig sites in Lugu Lake

    样线编号
    Line No.
    样方坐标 Quadrat coordinate
    10 m20 m30 m40 m
    1 100°49'47"E, 27°41'58"N 100°49'29"E, 27°41'53"N 100°49'21"E, 27°41'41"N 100°49'08"E, 27°41'05"N
    2 100°48'54"E, 27°40'29"N 100°48'52"E, 27°40'30"N 100°48'50"E, 27°40'32"N 100°48'45"E, 27°40'38"N
    3 100°47'52"E, 27°41'45"N 100°47'53"E, 27°41'43"N 100°47'54"E, 27°41'43"N 100°48'02"E, 27°41'34"N
    4 100°46'33"E, 27°40'40"N 100°46'35"E, 27°40'43"N 100°46'39"E, 27°40'46"N 100°46'41"E, 27°40'50"N
    5 100°45'14"E, 27°41'41"N 100°45'17"E, 27°41'41"N 100°45'19"E, 27°41'45"N 100°45'52"E, 27°41'58"N
    6 100°46'37"E, 27°42'10"N 100°46'38"E, 27°42'11"N 100°46'39"E, 27°42'13"N 100°46'41"E, 27°42'20"N
    7 100°45'01"E, 27°43'29"N 100°45'01"E, 27°43'28"N 100°45'02"E, 27°43'27"N 100°45'11"E, 27°43'18"N
    8 100°45'35"E, 27°43'33"N 100°45'38"E, 27°43'34"N 100°45'51"E, 27°43'35"N 100°46'22"E, 27°43'35"N
    9 100°48'01"E, 27°42'05"N 100°48'01"E, 27°42'05"N 100°47'59"E, 27°42'07"N 100°47'51"E, 27°42'08"N
    10 100°48'01"E, 27°44'50"N 100°48'02"E, 27°44'38"N 100°48'02"E, 27°44'27"N 100°48'05"E, 27°44'20"N
    11 100°49'05"E, 27°43'55"N 100°48'50"E, 27°43'55"N 100°48'19"E, 27°43'43"N 100°48'04"E, 27°43'31"N
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    表  2   泸沽湖浮游植物多样性指数和均匀度指数

    Table  2   Shannon-Wiener index and Pielou evenness index of phytoplankton

    类群 
    Group 
     指数
     Index
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    均值
    Mean
    浮游生物 Plankton 多样性指数 Shannon-Wiener (H') 2.549 2.153 0.713 1.805
    均匀度指数 Pielou evenness (J') 0.422 0.355 0.128 0.302
    浮游植物 Phytoplankton 多样性指数 Shannon-Wiener (H') 2.461 2.087 0.704 1.751
    均匀度指数 Pielou evenness (J') 0.518 0.421 0.156 0.365
    浮游动物 Zooplankton 多样性指数 Shannon-Wiener (H') 4.084 4.034 3.616 3.911
    均匀度指数 Pielou evenness (J') 0.810 0.793 0.789 0.797
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    表  3   泸沽湖各季节浮游生物密度与生物量

    Table  3   Seasonal density and biomass of plankton in Lugu Lake

    项目
    Item
    1月 Jan.5月 May
    范围
    Range
    均值±标准差
    $\overline { X}\pm { \rm {SD} }$
    范围
    Range
    均值±标准差
    $\overline { X}\pm { \rm {SD} }$
    浮游生物
    Plankton
    密度 Density/(104个·L−1) 0.902 3~22.527 5 4.072 4±3.500 4 2.528 8~15.540 0 6.266 5±2.730 8
    生物量 Biomass/(mg·L−1) 0.130 6~5.115 4 0.692 7±0.788 6 0.422 7~3.984 3 1.306 9±0.898 6
    浮游植物
    Phytoplankton
    密度 Density/(104个·L−1) 0.900 0~22.525 0 4.068 7±3.500 2 2.5250~15.5375 6.263 0±2.730 7
    生物量 Biomass/(mg·L−1) 0.004 1~0.4899 0.141 8±0.101 0 0.012 5~0.129 3 0.051 8±1.019 9
    浮游动物
    Zooplankton
    密度 Density/(104个·L−1) 0.001 3~0.009 0 0.003 7±0.001 6 0.013 0~0.063 0 0.003 5±0.001 3
    生物量 Biomass/(mg·L−1) 0.030 4~4.900 7 0.550 9±0.664 4 0.316 6~3.970 0 1.255 1±0.897 6
    项目
    Item
    9月 Sep. 年均值
    Annual average
    范围 Range 均值±标准差 $\overline { X}\pm { \rm {SD} }$
    浮游生物
    Plankton
    密度 Density/(104个·L−1) 8.792 0~168.018 3 62.116 4±42.715 2 24.151 8
    生物量 Biomass/(mg·L−1) 0.091 8~1.495 0 0.871 7±0.349 0 0.990 4
    浮游植物
    Phytoplankton
    密度 Density/(104个·L−1) 8.787 5~168.012 5 62.112 8±42.715 1 24.148 2
    生物量 Biomass/(mg·L−1) 0.044 5~0.337 0 0.113 7±0.063 0 0.102 4
    浮游动物
    Zooplankton
    密度 Density/(104个·L−1) 0.001 5~0.007 5 0.003 6±0.001 4 0.003 6
    生物量 Biomass/(mg·L−1) 0.023 0~1.383 5 0.758 0±0.327 5 0.888 0
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    表  4   各季节浮游动物-浮游植物密度相关性分析

    Table  4   Density correlation analysis of zooplankton-phytoplankton in different seasons

    类别
    Category
    蓝藻门
    Cyanophyta
    硅藻门
    Bacillariophyta
    金藻门
    Chrysophyta
    甲藻门
    Pyrrophyta
    裸藻门
    Euglenophyta
    绿藻门
    Chlorophyta
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan.
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    原生动物
    Protozoa
    R −0.038 0.002 −0.049 0.307* −0.042 −0.055 0.227 0.192 0.014 0.239 −0.247 0.599** 0.254 0.222 −0.122 −0.079
    P 0.805 0.990 0.750 0.042 0.785 0.724 0.138 0.212 0.928 0.118 0.106 0.000 0.096 0.148 0.429 0.609
    轮虫类
    Rotifera
    R 0.015 −0.233 −0.074 0.011 −0.045 −0.037 0.168 0.008 0.035 −0.095 0.128 0.226 0.267 −0.015 0.101 0.105
    P 0.921 0.128 0.634 0.944 0.770 0.810 0.276 0.959 0.824 0.538 0.407 0.140 0.080 0.922 0.516 0.497
    枝角类
    Cladocera
    R −0.163 0.099 0.106 −0.057 0.218 0.148 −0.060 −0.019 −0.267 0.361* 0.024 0.210 −0.260 0.130 0.395** −0.237
    P 0.291 0.521 0.492 0.713 0.155 0.337 0.701 0.900 0.080 0.016 0.877 0.171 0.089 0.399 0.008 0.122
    桡足类
    Copepods
    R −0.088 0.110 0.056 0.168 −0.034 0.083 −0.072 0.222 −0.012 0.284 0.151 0.375* −0.086 0.382* −0.146 0.015
    P 0.569 0.476 0.718 0.276 0.824 0.591 0.645 0.147 0.937 0.062 0.329 0.012 0.580 0.011 0.344 0.921
    注:*. P<0.05;**. P<0.01;后表同此。 Note: *. P<0.05; **. P<0.01; the same case in the following tables.
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    表  5   各季节浮游动物-浮游植物生物量相关性分析

    Table  5   Biomass correlation analysis of zooplankton-phytoplankton in different seasons

    类别
    Category
    蓝藻门
    Cyanophyta
    硅藻门
    Bacillariophyta
    金藻门
    Chrysophyta
    甲藻门
    Pyrrophyta
    裸藻门
    Euglenophyta
    绿藻门
    Chlorophyta
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    1月
    Jan.
    1月
    Jan.
    5月
    May
    9月
    Sep.
    原生动物
    Protozoa
    R 0.004 −0.129 −0.005 0.274 −0.025 −0.088 0.235 0.198 0.040 0.268 −0.254 0.626** 0.241 0.230 0.118 −0.096
    P 0.979 0.405 0.972 0.072 0.873 0.570 0.124 0.199 0.794 0.078 0.096 0.000 0.116 0.132 0.445 0.535
    轮虫类
    Rotifera
    R −0.113 −0.252 −0.112 −0.064 −0.092 −0.041 0.195 −0.073 0.056 −0.110 0.095 0.225 0.161 0.032 −0.303* 0.159
    P 0.465 0.099 0.468 0.682 0.554 0.790 0.205 0.639 0.718 0.477 0.539 0.143 0.298 0.838 0.046 0.304
    枝角类
    Cladocera
    R −0.082 0.173 0.103 −0.284 0.157 0.142 −0.111 −0.018 −0.278 0.227 0.047 0.287 −0.259 −0.236 0.382* −0.235
    P 0.599 0.263 0.506 0.061 0.309 0.359 0.472 0.910 0.067 0.139 0.763 0.059 0.090 0.123 0.011 0.125
    桡足类
    Copepods
    R −0.075 0.043 −0.017 −0.233 0.070 0.056 −0.118 0.236 −0.032 0.080 0.097 0.355* −0.006 0.022 −0.150 −0.018
    P 0.628 0.782 0.913 0.128 0.653 0.719 0.447 0.123 0.837 0.607 0.532 0.018 0.969 0.888 0.331 0.905
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    表  6   各季节浮游动植物密度与样点平均水温相关分析

    Table  6   Correlation analysis of phytoplankton and zooplankton density and average water temperature in differrent seasons

    类群
    Group
    1月均温
    Average temperature in Jan.
    5月均温
    Average temperature in May
    9月均温
    Average temperature in Sep.
    RPRPRP
    浮游植物 Phytoplankton −0.030 0.846 −0.500* 0.020 −0.563* 0.027
    浮游动物 Zooplankton −0.269 0.077 0.581* 0.016 0.611** <0.001
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    表  7   各水层浮游动植物密度相关分析

    Table  7   Correlation analysis of phytoplankton and zooplankton density at different water layers

    水层
    Water layer/m
    1月 Jan. 5月 May 9月 Sep.
    RP RP RP
    0~10 0.142 0.678 0.288 0.391 0.784** 0.004
    10~20 −0.182 0.592 −0.320 0.337 0.239 0.480
    20~30 0.776** 0.005 0.100 0.769 0.349 0.292
    30~40 −0.060 0.861 0.283 0.399 −0.313 0.348
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-03
  • 修回日期:  2021-06-28
  • 录用日期:  2021-07-19
  • 网络出版日期:  2021-12-20
  • 刊出日期:  2022-02-04

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