淡水養(yǎng)殖環(huán)境中氨氧化微生物的變化分析

王艷玲

(新疆塔里木河流域喀什管理局，新疆維吾爾自治區(qū)庫(kù)爾勒市 841000)

0 前言

氮素屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程當(dāng)中相對(duì)比較重要的污染物，其出現(xiàn)的根本原因就是殘餌和淡水養(yǎng)殖生物的排泄物。如果氮素到達(dá)了水體自?xún)裟芰ψ畲笙薅戎螅头浅Ｈ菀壮霈F(xiàn)水體富氧化，使養(yǎng)殖生物出現(xiàn)較為嚴(yán)重的毒素?；诖吮仨氁行Ы档偷匚廴疚锏膶?shí)際濃度情況。

1 氨氧化細(xì)菌與氨氧化古菌的相關(guān)概述

1.1 生態(tài)分布情況

氨氧化微生物生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容主要包括AOA和AOB群落在不同的環(huán)境中的分布變化情況，當(dāng)前階段我國(guó)一部分學(xué)者研究了不同環(huán)境沉積物和土壤，并且一部分研究者證實(shí)了蝦養(yǎng)殖池塘底部AOA的實(shí)際存在。據(jù)研究者馬少杰對(duì)南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了四周的AOB存在非常多，而池塘底泥和水體中相對(duì)較少，并且我國(guó)對(duì)混養(yǎng)池塘進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)AOA存在的數(shù)量明顯大于AOB存在的數(shù)量，但是AOA基因表達(dá)活性相較于AOB低，這二者之間的多樣性將會(huì)隨著底泥深度的正價(jià)逐漸下降。AOA和AOB群落往往會(huì)隨著季節(jié)變化而出現(xiàn)一定的變化，混養(yǎng)池塘多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)往往會(huì)在八九月份最低，而養(yǎng)魚(yú)池塘底泥當(dāng)中氨氧化微生物amoA基因最高濃度將會(huì)出現(xiàn)在夏、秋兩個(gè)季節(jié)。

1.2 氨氧化細(xì)菌與氨氧化古菌系統(tǒng)發(fā)育的具體情況

在實(shí)際自然環(huán)境當(dāng)中，氨氧化微生物分布必然會(huì)隨著生境情況和生態(tài)位發(fā)生改變，根據(jù)與之相關(guān)的16SrRNA基因序列系統(tǒng)發(fā)育分析情況可以知道所有AOB都是變形菌綱β亞綱與r亞綱，β變形菌綱AOB在具體自然環(huán)境當(dāng)中將會(huì)一直處于優(yōu)勢(shì)地位[1]。

相較于AOB而言，AOA生態(tài)位較寬，在貧養(yǎng)條件之下，所帶來(lái)的能源壓力相對(duì)較為持久，古菌主要分布在古菌門(mén)和廣古菌門(mén)、出古菌門(mén)和納米古菌門(mén)以及奇古菌門(mén)當(dāng)中，在奇古菌門(mén)相對(duì)比較常見(jiàn)的分支就是Group I，實(shí)際上主要包括了Group I.1、Group I.3與Group I.2等幾個(gè)相關(guān)分支。至于在混養(yǎng)池塘當(dāng)中0～2厘米間的底泥中AOA主要是Nitrososphaera屬，而在10～15厘米和20～25厘米深度的底泥AOA主要是Nitrosopumilus屬，在普通淡水蝦養(yǎng)殖塘當(dāng)中，只有一個(gè)OTU序列是沒(méi)有分類(lèi)的古菌，剩下的都是泉古菌門(mén)[2]。

1.3 氨氧化細(xì)菌與古菌對(duì)環(huán)境因子的具體響應(yīng)情況

據(jù)學(xué)者覃雅發(fā)現(xiàn)，池塘地層水體AOBamoA基因拷貝數(shù)和具體溫度情況、總磷呈現(xiàn)相對(duì)比較明顯的正相關(guān)，而表層AOBamoA基因拷貝數(shù)往往會(huì)和有機(jī)碳呈現(xiàn)相對(duì)比較明顯的負(fù)相關(guān)。另外，氨氮、硝態(tài)氮以及總氮和亞硝態(tài)氮數(shù)量也將會(huì)給AOB分布情況帶來(lái)巨大影響[3]。王萃等人發(fā)現(xiàn)，在密云水庫(kù)底泥沉積物與庫(kù)濱帶土壤當(dāng)中AOB多樣性和數(shù)量差異相對(duì)比較大，沉積物當(dāng)中AOB多樣性指數(shù)最低，在沉積物和水陸交錯(cuò)帶土壤，相關(guān)AOB優(yōu)勢(shì)種往往與NH4-N、NO3-N、PH以及TOC呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，而在陸相土壤和農(nóng)田土壤當(dāng)中，AOB最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠與相關(guān)的環(huán)境因素呈負(fù)相關(guān)。通過(guò)對(duì)抗生物類(lèi)對(duì)AOA以及AOB生長(zhǎng)和群落結(jié)構(gòu)影響情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，氯霉素往往會(huì)給AOB群落結(jié)構(gòu)帶來(lái)巨大的影響，而恩諾沙星與磺胺嘧啶等相關(guān)物質(zhì)給群落結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響較小，但是這幾種物質(zhì)給AOA群落結(jié)構(gòu)所能夠帶來(lái)的影響微乎其微。

2 厭氧氨氧化細(xì)菌概述

2.1 厭氧氨氧化細(xì)菌

在當(dāng)前階段視同16SrRNA基因測(cè)試技術(shù)和15N同位素以及qPCR等相關(guān)技術(shù)對(duì)厭氧氨氧化細(xì)菌進(jìn)行充分研究分析，最終證實(shí)了不同淡水養(yǎng)殖環(huán)境當(dāng)中都會(huì)存在anammox，而且qPCR結(jié)果還顯示，在底泥當(dāng)中Anammox拷貝數(shù)值主要包括5.6×104～2.1×105，對(duì)相關(guān)水體養(yǎng)殖場(chǎng)夏季和冬季不同養(yǎng)殖品種沉積物進(jìn)行一定的研究，發(fā)現(xiàn)在養(yǎng)殖區(qū)當(dāng)中沉積物anammox多樣性相對(duì)不高，養(yǎng)殖會(huì)因季節(jié)給環(huán)境當(dāng)中anammox菌群所造成的影響相對(duì)較高，而且一些學(xué)者對(duì)某區(qū)域底泥當(dāng)中的anammox細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列研究，發(fā)現(xiàn)其受季節(jié)影響較為明顯，在10月份該物質(zhì)多樣性和均勻度以及豐度情況都會(huì)比1月份高。

2.2 相關(guān)性情況分析

厭氧氨氧化實(shí)際上屬于浮霉菌門(mén)，在當(dāng)前階段已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大致有五個(gè)候選屬。分別是Brocadia、Kuenenia、Anammoxoglobus以及jettenia與Scalindua等相關(guān)物質(zhì)，在不同生境當(dāng)中anammox優(yōu)勢(shì)類(lèi)群都有相對(duì)比較明顯的不同。據(jù)相關(guān)資料顯示厭氧氨氧化細(xì)菌在具體自然環(huán)境當(dāng)中分布差異主要體現(xiàn)了微生物對(duì)環(huán)境因子變化的響應(yīng)情況，在海洋底泥當(dāng)中和海水水體地?fù)P區(qū)當(dāng)中，所含有有機(jī)質(zhì)的具體情況、氨氣濃度情況以及雅琴度都會(huì)給厭氧氨氧化反應(yīng)帶來(lái)巨大影響，在其他相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中，環(huán)境當(dāng)中氧等相關(guān)物質(zhì)的含量和與理化指標(biāo)都會(huì)給氨氧化的生長(zhǎng)速率帶來(lái)巨大影響。在相關(guān)河口和海岸帶當(dāng)中，厭氧氨氧化菌絕大多數(shù)情況會(huì)隨著無(wú)機(jī)氮濃度下降從岸邊地帶向深海區(qū)逐漸遞減，從土壤樣品當(dāng)中可以知道，相關(guān)環(huán)境將會(huì)決定該物質(zhì)存在的具體水平。

3 結(jié)語(yǔ)

利用分子生態(tài)學(xué)、同位素示蹤相關(guān)技術(shù)，對(duì)當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境當(dāng)中的氮循環(huán)情況和氮素循環(huán)過(guò)程進(jìn)行了一系列研究，并得出了淡水硝化作用和氨氧化微生物時(shí)空分布特征和影響因子，了解其變化情況。