陶 玲李曉莉朱建強李 谷李 榮

(1. 長江大學濕地生態(tài)與農業(yè)利用教育部工程研究中心, 荊州 434025; 2. 中國水產科學研究院長江水產研究所, 武漢 430223; 3. 淡水水產健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心, 武漢 430070)

施用生石灰對精養(yǎng)池塘浮游細菌群落結構和多樣性的影響

陶 玲1,2,3李曉莉2朱建強1李 谷2李 榮2

(1. 長江大學濕地生態(tài)與農業(yè)利用教育部工程研究中心, 荊州 434025; 2. 中國水產科學研究院長江水產研究所, 武漢 430223; 3. 淡水水產健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心, 武漢 430070)

為研究施用生石灰對池塘浮游細菌群落結構和多樣性的影響, 采用基于16S rRNA的高通量測序技術比較分析了施用生石灰前后精養(yǎng)池塘浮游細菌群落結構和多樣性差異。研究結果顯示, 施用生石灰進行處理1d后, 池塘優(yōu)勢浮游細菌在門和屬水平上均與施用前相同, 但相對豐度產生變化。在門水平上, 藍細菌門(Cyanobacteria)的相對豐度由53.80% 顯著降低至47.57%, 擬桿菌門(Bacteroidetes)的相對豐度由7.00% 顯著降低至5.24%, 變形菌門(Proteobacteria)的相對豐度由19.72%顯著降低至17.60%, 而放線菌門(Actinobacteria)的相對豐度由6.76%顯著上升至13.47%, 浮霉菌門(Planctomycetes)的相對豐度由8.24%顯著上升至11.10%。另外, 在屬水平上, 分枝桿菌屬(Mycobacterium)的相對豐度由0.73% 顯著降低至0.49%, 浮絲藻屬(Planktothrix)的相對豐度由 0.041%顯著降低至0.0074%。施用生石灰后池塘浮游細菌群落的物種豐富度指數(shù)(ACE和Chao 1)和Shannon多樣性指數(shù)均顯著提高, 且Simpon指數(shù)顯著降低(P＜0.05)。研究結果可為施用生石灰管理池塘水質和進行疾病預防提供理論解釋, 并可為更加科學合理地利用生石灰管理池塘提供科學指導。

池塘養(yǎng)殖; 生石灰; 高通量測序; 浮游細菌; 水質修復

生石灰在水產養(yǎng)殖中通常用于清塘、水體消毒以及輔助其他藥物用于防病、治病。其價格低廉, 無殘留, 是養(yǎng)魚的綠色環(huán)保藥物之一, 在養(yǎng)殖池塘日常管理中得到普遍應用[1,2]。但日常消毒和疾病預防所使用的生石灰濃度對小球藻生長有較明顯的抑制作用[3]。生石灰作為一種殺菌藥物, 它不僅能殺滅有害的致病菌, 同時有益的細菌也可能一同被殺滅[4]。在養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中, 細菌與養(yǎng)殖生物的健康生長以及養(yǎng)殖環(huán)境好壞關系密切, 穩(wěn)定的微生物群落對維持池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)生態(tài)平衡具有重要意義[5]。施用生石灰對養(yǎng)殖環(huán)境的影響應該是總和的效應。而用于水質日常管理和疾病預防用量的生石灰施用對養(yǎng)殖池塘浮游細菌群落結構影響的研究還未見報道。施用生石灰后池塘浮游細菌群落結構和多樣性會產生怎樣的變化尚不清楚。另外, 施用生石灰被公認為良好的水質管理手段, 其施用后池塘浮游細菌群落結構是否為較理想的狀態(tài), 是否可為其他池塘水質修復技術的應用效果評價提供借鑒, 這些問題都還有待研究。

傳統(tǒng)的分子生物學方法, 如變性梯度凝膠電泳(DGGE)、末端限制性片段長度多態(tài)性分析(TRFLP)及克隆文庫等方法只能檢測到樣品中的優(yōu)勢菌群, 很難檢測到樣品中含量較低的微生物, 無法獲得樣品中微生物群落結構的全面信息[6]?；?6S rRNA的高通量測序技術, 主要基于細菌16S rRNA基因在功能上的高度保守性以及對應序列不同位點的高變性, 能夠真實全面地反映樣品中微生物群落結構的基本特征, 檢測到純培養(yǎng)和其他非培養(yǎng)技術未能發(fā)現(xiàn)的低豐度微生物種類[7,8]。

本研究采用基于16S rRNA的高通量測序技術,對施用生石灰前后精養(yǎng)池塘浮游細菌群落結構及多樣性進行全面比較分析, 以期為利用生石灰進行池塘水質修復和病害防控提供一定的理論解釋, 并為池塘養(yǎng)殖過程中生石灰的合理使用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在湖北荊州一養(yǎng)殖場選擇3口精養(yǎng)池塘開展實驗。池塘面積為600 m2, 水深平均1.5 m。池塘主養(yǎng)草魚, 放養(yǎng)規(guī)格和密度分別為100 g/尾和1200尾/ 667 m2。池塘配養(yǎng)鰱鳙, 鰱放養(yǎng)規(guī)格和密度分別為100 g/尾和120尾/667 m2, 鳙放養(yǎng)規(guī)格和密度分別為100 g/尾和12尾/667 m2。2015年5月22日10:00, 氣溫為27℃, 水溫為23.5℃, 用無菌采樣瓶采集3個池塘水樣作為石灰消毒前樣品。采完后, 對池塘施用生石灰進行疾病預防和水質調控, 施用量為20 mg/L (20 kg/667 m2)。于5月23日10:00, 氣溫為27℃, 水溫為23.4℃, 采集3個池塘水樣作為施用生石灰后樣品。分別從每個池塘水樣中取100 mL真空抽濾到0.22 μm的無菌纖維素濾膜上。將濾膜取出放置于10 mL的無菌離心管中, -20℃冰箱保存待用。

1.2 DNA提取與高通量測序

將濾膜剪碎, 用OMEGA公司的Water DNA Kit試劑盒按試驗步驟提取浮游細菌總DNA, 并盡快送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司在Illumina Mi-Seq平臺上進行高通量測序。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

測序得到的原始數(shù)據(jù)存在一定比例的干擾數(shù)據(jù), 為了使信息分析的結果更加準確、可靠, 首先對原始數(shù)據(jù)采用Flash軟件融合雙末端序列, 然后通過添加的barcode將序列拆分回歸到相應樣品, 并對序列進行預處理和質量控制, 去除引物序列及低質量序列, 然后進行序列分析。利用Usearch (Vsesion 7.1 http://drive5.com/uparse/)軟件平臺進行OTU聚類, 采用RDP classifier貝葉斯算法對97%相似水平的OTU代表序列進行分類學分析, 并在各個水平上統(tǒng)計每個樣品的群落組成。分別利用香農指數(shù)(Shannon)、辛普森指數(shù)(Simpson) 和物種豐富度指數(shù)(ACE和Chao 1)公式計算浮游細菌生態(tài)多樣性指數(shù)。采用成組t-test檢驗施用生石灰前后不同分類水平上浮游細菌相對豐度差異, 以及群落多樣性指數(shù)差異, 分析在SPSS 17.0軟件中完成。

2 結果

2.1 門水平上浮游細菌群落組成變化

在門分類水平上, 實驗期間檢測到的池塘浮游細菌可分屬20個類群(圖 1)。其中, 藍細菌門(Cyanobacteria)占總浮游細菌OTU數(shù)目的47.57%—53.80%, 變形菌門(Proteobacteria)占總OTU數(shù)目的17.61%—19.72%, 放線菌門(Actinobacteria)占總OTU數(shù)目的6.76%—13.47%, 浮霉菌門(Planctomycetes)占總OTU數(shù)目的8.24%—11.10%, 擬桿菌門(Bacteroidetes)占總OTU數(shù)目的5.24%—7.00%, 這5個門的浮游細菌相對豐度均＞5. 0%, 且共計占了總OTU數(shù)目的95.00%—95.54%, 是池塘優(yōu)勢浮游細菌, 在生物降解中發(fā)揮了主要作用。其次還檢測到綠菌門(Chlorobi)、酸桿菌門(Acidobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、梭桿菌門(Fusobacteria)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、Armatimonadetes、螺旋體門(Spirochaetae)、厚壁菌門(Firmicutes)、WCHB1-60、異常球菌-棲熱菌門(Deinococcus-Thermus)、Candidate_division_TM7、硝化螺菌門(Nitrospirae)和OC31。此外, 還有0.001%—0.04%的OTU分類地位尚不明確。

施用生石灰后池塘浮游細菌的優(yōu)勢門類沒有變化, 但其相對豐度發(fā)生變化。其中, 藍細菌門的相對豐度由53.80%顯著降低至47.57%, 擬桿菌門相對豐度由7.00%顯著降低至5.24%, 變形菌門相對豐度由19.72%顯著降低至17.60%, 而放線菌門由6.76%顯著增加至13.47%, 浮霉菌門由8.24%顯著增加至11.10%。在非優(yōu)勢類群中, 酸桿菌門由0.28%顯著增加至0.51%, Armatimonadetes由0.05% 顯著增加至0.10%, 厚壁菌門由0.12% 顯著增加0.29%, 硝化螺菌門由0.01%顯著增加至0.02%, 芽單胞菌門由0.29% 顯著降低至0.14%, 螺旋體門由0.020% 顯著增加至0.037%。另外, 施用前檢測到18個門類, 施用后檢測到20個門類, 新增加的門類為Candidate_ division_TM7和OC31, 相對豐度分別為0.014%和0.007%。

圖 1 門水平上浮游細菌組成變化Fig. 1 Shifts in the proportions of dominate bacteriophankton at phylum level

2.2 屬水平上浮游細菌群落組成變化

在屬水平上對施用生石灰后浮游細菌優(yōu)勢屬的變化進行統(tǒng)計分析(圖 2)。可見, 施用生石灰前后池塘浮游細菌優(yōu)勢屬一致, 均是聚球菌屬(Synechococcus)、SubsectionI_FamilyI_unclassified、Cyanobacteria_norank、CL500_3、CL500-29_marine_group、叢毛單胞菌科未分類的新屬(Comamonadaceae_unclassified)、hgcI_clade、Pirellula、腐螺旋菌科未分類的新屬(Saprospiraceae_uncultured)、多核桿菌屬(Polynucleobacter)、黃色單胞菌科未分類的新屬(Xanthomonadales_uncultured)以及MNG7_norank, 這些屬分別占總浮游細菌總OTU數(shù)目超過1%。但施用生石灰后, 各優(yōu)勢屬相對豐度發(fā)生變化。聚球菌屬的相對豐度由34.07%顯著降低至29.67%, SubsectionI_FamilyI_unclassified由12.43%顯著降低至9.97%, CL500-3由3.93%顯著提高至7.01%, CL500-29_marine_group由2.89%顯著提高至7.12%, hgcI_clade由0.90%顯著提高至2.87%, Saprospiraceae_uncultured由2.27%顯著降低至1.11%, MNG7_norank由1.11%顯著降低至0.68% (P＜0.05)。Cyanobacteria_norank、Comamonadaceae_unclassified、Pirellula、多核桿菌屬、Xanthomonadales_uncultured等優(yōu)勢屬的相對豐度變化差異不顯著(P＞0.05)。

圖 2 屬水平上優(yōu)勢浮游細菌變化Fig. 2 The various proportions of dominate bacteriophankton at genus level

圖 3列出了施用生石灰前后相對豐度變化大于60%的浮游細菌屬。這些屬的浮游細菌在施用前后的相對豐度均較低, 除了hgcI_clade均不是優(yōu)勢屬, 但有18個屬浮游細菌在施用生石灰前后相對豐度變化大于60%。

圖 3 相對豐度變化幅度＞60%的細菌屬Fig. 3 The proportions of bacteriophankton ＞60% at genus level*表示施用前后差異顯著(P＜0.05); 下同* indicates significant difference by quicklime application (P＜0.05). The same applies below

圖 4 浮游細菌特定屬相對豐度變化Fig. 4 The various proportions of the specilized bacteriophankton at genus level

圖 4列出了潛在致病性細菌、與氮代謝相關的功能菌以及有害藍細菌等特定浮游細菌在施用生石灰前后的相對豐度變化?？梢钥闯? 樣品中可檢測到的潛在致病性細菌為分枝桿菌屬(Mycobacterium), 有害藍細菌包括浮絲藻屬(Planktothrix)和微囊藻屬(Microcystis)。與硝化功能相關的屬包括硝化螺旋菌屬(Nitrospira)和亞硝化單胞菌科(Nitrosomonadaceae_uncultured)。其中, 微囊藻和浮絲藻的相對豐度均顯著降低, 分別由0.48%降低至0.42%和由0.041%降低至0.0074%。硝化螺旋菌屬的相對豐度由0.010%顯著上升至0.022%, 而Nitrosomonadaceae_uncultured的相對豐度由0.064%顯著降低至0.047%。分支桿菌屬相對豐度由0.73%顯著降低至0.49%(P＜0.05)。

2.3 池塘浮游細菌相似性比較

生石灰施用前后養(yǎng)殖池塘浮游細菌劃分到相同OTU的數(shù)量為332個, 生石灰施用前獨有的OTU數(shù)量為34個, 施用后獨有的OTU的數(shù)量為100個。這表明生石灰施用后養(yǎng)殖池塘浮游細菌種類產生較大程度變化, 且施用后能檢測到更多OTU。由表 1可以看出, 有37個屬的浮游細菌在施用前檢測不到而在施用后才檢測到, 有5個屬浮游細菌在施用前檢測到但施用后檢測不到。

2.4 池塘浮游細菌群落多樣性變化

比較分析了施用生石灰后養(yǎng)殖池塘浮游細菌群落多樣性指數(shù)變化特征(表 2)?？梢钥闯? 施用生石灰前池塘浮游細菌的物種豐富度指數(shù)(ACE和Chao 1)、Shannon多樣性指數(shù)和Simpson指數(shù)分別為409、411、3.95和0.074, 施用生石灰后分別為491、503、4.09和0.055。施用生石灰后池塘浮游細菌的物種豐富度(ACE和Chao 1)和Shannon多樣性指數(shù)顯著提高, 且Simpon指數(shù)顯著降低(P＜0.05)。

3 討論

3.1 施用生石灰后精養(yǎng)池塘浮游細菌群落結構變化特征

浮游細菌是水域生態(tài)系統(tǒng)重要的礦化者, 同時也作為初級生產力成為部分微型浮游動物的餌料,其活躍的代謝促進了系統(tǒng)中的物質循環(huán)和能量流動, 維系著一個系統(tǒng)的正常運轉。養(yǎng)殖池塘中的細菌群落與池塘中營養(yǎng)物質循環(huán)、水質狀況以及養(yǎng)殖生物的健康狀況等均具有重要的關系[9]。在本研究中檢測到池塘浮游細菌優(yōu)勢門類為藍細菌門, 變形菌門, 放線菌門, 浮霉菌門和擬桿菌門, 與已報道的草魚養(yǎng)殖水體優(yōu)勢浮游細菌一致[10,11]。草魚投餌量大, 殘餌和糞便產生量多, 由此造成的過多的營養(yǎng)物質輸入可能是造成藍細菌門相對豐度較大的原因。草魚養(yǎng)殖池塘水體中假單胞菌(Pseudomonas)和氣單胞(Aeromonas)是主要的優(yōu)勢菌[12]。在本研究中檢測到池塘水體中的優(yōu)勢屬不盡相同,可能原因是不同養(yǎng)殖區(qū)域養(yǎng)殖池塘浮游細菌本底狀況不同, 也有可能是樣品采集季節(jié)及研究方法不同。

表 1 生石灰施用前后浮游細菌差異Tab. 1 The effects of quicklime on the bacteriophankton

草魚養(yǎng)殖池塘添加枯草芽孢桿菌、光合細菌和復合菌等不同益生菌后, 水體中擬桿菌和放線菌增加[13]。在添加復合益生菌后, 草魚養(yǎng)殖水體中厚壁菌門和變形菌門分別減少了91.21%和21.75%, 擬桿菌、放線菌和藍細菌分別增加了288%、435%和848%[14]。在本研究中施用生石灰處理后, 池塘水中藍細菌門、變形菌門和擬桿菌門等優(yōu)勢浮游細菌的相對豐度顯著降低, 放線菌門和浮霉菌門相對豐度顯著提高, 表明生態(tài)調控措施對池塘浮游細菌群落結構具有一定的調控作用, 且浮游細菌群落結構對不同調控措施的響應程度不一致。

表 2 浮游細菌群落多樣性指數(shù)Tab. 2 The diversity index of bacterioplankon communities

pH是決定細菌群落結構的關鍵因子, 湖泊水體細菌群落結構和多樣性隨著水體pH變化而發(fā)生顯著變化[15,16]。pH可以通過影響不同種類細菌的生長狀況(包括絕滅、繁衍、種的形成等)直接影響多樣性, 也可通過影響生態(tài)系統(tǒng)中的其他環(huán)境因子(如有機物質的分子結構)來間接影響水體細菌群落的結構和多樣性[17]。在本研究中, 優(yōu)勢浮游細菌聚球菌屬等相對豐度顯著變化, 還有18個屬浮游細菌在施用生石灰前后相對豐度變化大于60%。這可能跟施用生石灰后水體pH迅速提高有關, pH變化可能影響了對pH敏感的浮游細菌種類, 使其相對豐度產生變化。

利用生石灰作為消毒劑殺滅養(yǎng)殖環(huán)境中有害細菌的報道較多[18,19]。當池塘出現(xiàn)水質惡化、氨氮和亞硝酸鹽含量偏高等情況時, 有害細菌會大量繁殖, 達到一定數(shù)量就會使魚致病。本實驗塘未檢測到養(yǎng)殖草魚常見的細菌病病原, 如葖光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)、柱狀黃桿菌(Flavobacterium columnare)、溫和氣單胞菌(Aeromonas sobria)、嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila) 以及點狀氣單胞菌(Aeromonas punctata)等[20]。這表明采樣期間養(yǎng)殖池塘中具有較好的微生物環(huán)境, 也有可能是在池塘浮游菌群中所占比例很小而未被檢測到。但可檢測到分枝桿菌屬(Mycobacterium), 其相對豐度達到0.73%。分枝桿菌病也是魚類常見的細菌性疾病之一, 目前已經在150多種魚類中發(fā)現(xiàn)了分枝桿菌病, 魚源分枝桿菌對人類的健康也存在威脅[21,22]。因此, 本養(yǎng)殖池塘中威脅魚類健康的主要有害病菌可能是分枝桿菌屬。養(yǎng)殖過程中日常消毒和疾病預防的生石灰使用濃度一般為15—25 mg/L[3]。在本研究中20 mg/L用量的生石灰處理使分枝桿菌屬相對豐度由0.73%顯著降低為0.49%,降低了31.8%, 有效減少分枝桿菌屬相對豐度, 起到一定的抑制作用。本研究僅檢測到氮循環(huán)功能菌硝化螺菌屬和亞硝化單胞菌科的相對豐度也產生顯著變化。但由于與氮循環(huán)相關的功能菌的種類很多, 施用生石灰對池塘水中氮循環(huán)功能菌的影響還需要進一步試驗驗證。

浮絲藻和微囊藻均為藍藻水華種類[23]。施用生石灰后浮絲藻和微囊藻的相對豐度顯著降低, 浮絲藻的降低幅度達到82.2%。這與袁春營等[24]報道生石灰對微囊藻的生長促進作用結果不一致。原因可能是本研究僅分析了施用生石灰1d后浮游細菌豐度變化, 而該研究跟蹤了施用后至7d的變化。施用生石灰后形成的膠體物質能凝集水中的有機質、細菌、碎屑等, 使懸浮膠狀有機雜質、泥末膠結和吸附沉底。浮絲藻和微囊藻的相對豐度降低可能與藻體被膠體吸附沉淀相關, 降低了其在水中的含量。生石灰對調節(jié)藻相組成有一定作用, 新月藻、色球藻和盤星藻受石灰的影響較大[3]。進行日常消毒和疾病預防所使用的生石灰對小球藻生長產生抑制作用, 應在使用生石灰后及時對水體中小球藻的量進行補充[25]。本研究僅對原核藍藻類的相對豐度變化進行了研究, 表明施用生石灰后藍藻門的相對豐度降低, 且有害藍藻浮絲藻和微囊藻生長受到一定抑制, 但施用生石灰后池塘藻相的全面變化還需要進一步研究。

3.2 施用生石灰后精養(yǎng)池塘浮游細菌群落多樣性變化特征

多樣性指數(shù)是評價微生物群落多樣性的有效方法[26]。多樣性指數(shù)的變化與水體環(huán)境的變化有關, 當群落結構從多樣性指數(shù)較高的穩(wěn)定結構向多樣性指數(shù)較低的不穩(wěn)定結構轉變, 對應的環(huán)境變得相對脆弱, 增大養(yǎng)殖病害暴發(fā)的幾率[27]。施用益生菌使養(yǎng)殖水體微生物多樣性提高[28]。在本研究中施用生石灰后池塘水中浮游細菌的物種豐富度(ACE和Chao 1)和Shannon多樣性指數(shù)顯著提高, 且Simpson指數(shù)顯著降低, 表明生石灰施用后池塘中浮游細菌的多樣性和豐富度提高, 浮游細菌群落結構更加穩(wěn)定。其原因可能是生石灰施用后池塘水中pH等理化指標產生變化, 為更多浮游細菌種類提供合適的生長條件, 促進了之前不能生長的浮游細菌種類生長繁殖, 從而使水中物種豐富度提高, 但具體作用和機理還有待進一步驗證。另外, 生石灰施用后池塘水中分枝桿菌等致病菌受到抑制, 可能是其在細菌性疾病預防中具有較好應用效果的原因之一, 這可為池塘水質調控效果評價提供借鑒。

養(yǎng)殖水體中蘊藏著極其豐富、復雜的微生物種群[5]。MiSeq測序平臺在微生物多樣性和群落結構研究方面已獲得了廣大科研人員的認可, 基于細菌16S rRNA基因測序技術能夠產生覆蓋深度更大的數(shù)據(jù)量, 檢測到養(yǎng)殖環(huán)境中鮮見報道的菌群[29,30]。本研究全面了解了生石灰施用前后水體浮游細菌群落結構和多樣性變化, 不僅檢測到優(yōu)勢浮游細菌相對豐度的差異, 在一些相對豐度較小的屬水平上也檢測到一些差異, 為我們提供了更為細微的信息。但由于此次試驗僅在生石灰施用后1d采樣, 今后應該連續(xù)監(jiān)測生石灰施用前后浮游細菌群落和水質的變化, 及對浮游植物和浮游動物的影響, 全面了解水體各功能群體動態(tài)變化。另外, 養(yǎng)殖池塘水質日常管理時, 除施用生石灰還往往結合其他消毒劑使用。為科學的調控水質, 保持池塘良好的微生態(tài)環(huán)境, 還需研究生石灰配合多種消毒劑施用條件下, 以及不同氣候條件和水體離子背景值下浮游細菌群落結構變化。

4 結論

(1)采用基于16S rRNA的高通量測序技術分析了生石灰施用前及施用1d后精養(yǎng)池塘浮游細菌群落結構和多樣性差異。結果顯示, 施用20 mg/L生石灰1d后, 池塘浮游細菌的物種豐富度(ACE和Chao 1)和Shannon多樣性指數(shù)顯著提高, 且Simpson指數(shù)顯著降低(P＜0.05)。這表明施用生石灰提高了池塘浮游細菌的豐富度和多樣性, 浮游細菌群落結構更加穩(wěn)定, 這可能也是施用生石灰改良池塘水質并對疾病預防起到一定作用的原因之一。(2)施用生石灰后池塘浮游細菌群落結構發(fā)生了變化。其中, 門水平上, 藍細菌門的相對豐度由53.80%顯著降低至47.57%, 擬桿菌門相對豐度由7.00%顯著降低至5.24%, 變形菌門相對豐度由19.72%顯著降低至17.60%, 放線菌門由6.76%顯著上升至13.47%, 浮霉菌門由8.24%顯著上升至11.10%。另外, 屬水平上, 分枝桿菌屬的相對豐度由0.73%顯著降低為0.49%, 微囊藻屬的相對豐度由0.041%顯著降低至0.0074%(P＜0.05)。(3)本研究在相對較高的檢測分辨率下全面解析了生石灰施用前后精養(yǎng)池塘浮游細菌群落組成變化, 結果可為生石灰調控池塘水質和疾病預防提供可能的理論解釋, 并可為池塘水質調控效果評價提供借鑒。

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EFFECTS OF QUICKLIME APPLICATION ON COMMUNITY STRUCTURE AND DIVERSITY OF BACTERIOPLANKTON IN INTENSIVE CULTURE PONDS

TAO Ling1,2,3, LI Xiao-Li2, ZHU Jian-Qiang1, LI Gu2and LI Rong2
(1. Engineering Research Center on Ecology of Wetland and Agricultural Use, Ministry of Education, Yangtze University, Jingzhou 434025, China; 2. Yangtze River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuhan 430223, China; 3. Freshwater Aquaculture Collaborative Innovation Center of Hubei Province, Wuhan 430070, China)

The current study investigated the effects of quicklime on community structure and diversity of bacterioplankton in intensive culture ponds using the 16S rRNA based high-throughput sequencing technology. The dominant bacterioplankton at both the phylum and genus level did not change by quicklime, but their abundance were significantly changed. The relative abundance of Cyanobacteria, Bacteroidetes and Proteobacteria decreased significantly from 53.80% to 47.57%, 7.00% to 5.24% and 19.72% to 17.60% respectively, whereas the relative abundance of Actinobacteria and Planctomycetes increased significantly from 6.76% to 13.47% and 8.24% to 11.10% respectively. Similarly, at genus level, the relative abundance of Mycobacterium and Planktothrix decreased significantly from 0.73% to 0.49% and 0.041% to 0.0074% respectively. Quicklime application remarkably increased the species richness of bacterioplankton communities in terms of ACE and Chao 1 index as well as Shannon index and decreased the Simpon index (P＜0.05). The results provide mechanisms on the water remediation and disease prevention of quicklime application and valuable insight into improved and more comprehensive management of liming in intensive culture ponds.

Pond aquaculture; Quicklime; High-throughput DNA sequencing; Bacterioplankton; Water bioremediation

Q145+.2

A

1000-3207(2017)02-0399-08

10.7541/2017.49

2016-05-04;

2016-09-29

“十二五”國家科技支撐計劃(2015BAD13B03, 2012BAD25B05); 現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項資金(CARS-46); 中國水產科學研究院基本科研業(yè)務費(2016ZD0702)資助 [Supported by the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (2015BAD13B03, 2012BAD25B05); Earmarked Fund for Modern Agro-industry Technology Research System (CARS-46); Special Scientific Research Funds for Central Non-profit Institutes, Chinese Academy of Fishery Sciences (2016ZD0702)]

陶玲(1981—), 女, 四川什邡人; 助理研究員; 主要從事池塘生態(tài)養(yǎng)殖研究。E-mail: taolingcjs@yfi.ac.cn

朱建強(1963—), 男, 陜西周至人; 教授, 博士生導師; 主要從事農業(yè)水土環(huán)境方面研究。E-mail: zyjb@sina.com