黃河口潮間帶沉積物細菌群落結構特征

尹 霞,李思琦,尚天微,江雪艷,甄 毓,*

1 中國海洋大學環境科學與工程學院,青島 266100 2 青島海洋科學與技術國家實驗室海洋生態與環境科學功能實驗室,青島 266237 3 海洋環境與生態教育部重點實驗室,青島 266100 4 中國海洋大學海洋生命學院,青島 266003 5 中國海洋大學化學化工學院,青島 266100

黃河口潮間帶位于渤海灣南岸和萊州灣西岸,屬鹽堿濕地[1]。黃河口潮間帶濕地是我國暖溫帶保存最完整、最年輕、發展速度最快的濕地。該區域蘊藏著豐富的石油和生物資源,尤其有一些瀕危鳥類在此棲息,維持該生態系統的穩定對保護自然資源和生物多樣性具有重要意義。

微生物是潮間帶濕地生態系統的重要組成部分。與其它生物相比,微生物具有體積小、種類多、分布廣、繁殖快、代謝能力強和易變異等特點,能及時反映出所處環境的變化[2]。對于微生物而言,潮間帶不是一個良好的生存環境。潮間帶微生物必須應對高溫、紫外線輻射、不規律的干旱與淹沒等重重考驗,以及由于爭奪養分和空間而產生的激烈的生物相互作用[3]。這些環境因子的限制可能有利于某些具有特殊生理和代謝功能微生物的生存和發展。研究環境微生物結構和功能,有助于發現和利用新的重要的微生物資源,對探究微生物群落和生境的關系,指導微生物群落功能的定向調控具有重要意義。

有研究指出濕地植被組成及土壤性質是影響濕地土壤微生物群落組成和功能活性的重要因素[4]。植被是潮間帶生態系統初級生產力的重要來源,在維持該生態系統相關功能中發揮關鍵作用[5]。植物光合作用近30%的產物可以通過植物根系釋放到土壤中被微生物利用[6],而微生物也可以通過自身代謝活動將土壤中有機物降解為無機物供植物吸收利用,促進植物生長。由此可見,潮間帶植物與土壤微生物具有密切聯系。對黃河口潮間帶沉積物中微生物的研究已有一些報道[7- 9]。已有的研究主要分析了黃河口潮間帶沉積物中微生物的群落結構,卻沒有對有植被與無植被沉積物中細菌群落結構及其潛在功能進行比較分析。本研究選取黃河口潮間帶表面覆蓋有植被和表面無植被的兩個區域,對比了解兩個區域沉積物中細菌群落結構和功能,為黃河口潮間帶生態系統的保護以及充分利用潮間帶微生物資源提供依據,對研究潮間帶生態系統的運行機制、功能,表征潮間帶環境變化,維持其平穩運作具有指導作用[10]。

1 材料和方法

1.1 樣品的采集與保存

2019年3月20日—21日于黃河口潮間帶分別選擇表面無植被(UT)的光灘區域和表面長有蘆葦植被(VT)區域設置采樣站位(圖1)。將直徑為11 cm、長為30 cm的PVC管打入潮間帶沉積物中采集柱狀樣品,以每2 cm的間隔進行切割,分裝于無菌的聚氯乙烯塑料封口袋,儲存于-20 ℃冰箱,運送至實驗室后于-80 ℃保存,用于DNA的提取。每個采樣點分別挖一個深度約為40 cm的坑,在縱切面上利用Rhizon土壤溶液采樣器(荷蘭)以每2 cm的間隔采集間隙水樣品,經0.45 μm濾膜過濾后,將水樣分為兩份,一份在現場測定鹽度、pH,另一份保存在-20 ℃冰箱,帶回實驗室后測定硫酸鹽、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽和磷酸鹽含量等參數。

圖1 黃河口潮間帶柱狀沉積物采樣點Fig.1 Location of sampling site in the intertidal mudflat of the Yellow River estuaryVT：有植被 Vegetation；UT：無植被 Vegetation-free

1.2 理化參數的測定

利用Multi 3620 IDS多參水質檢測儀(德國)對不同深度采集的間隙水樣的pH、鹽度進行現場測定；利用營養鹽自動分析儀(Quaatro Bran-Lubbe Ltd.)對間隙水中硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽和磷酸鹽四種營養鹽含量進行測定；間隙水中硫酸根離子的濃度利用ICS- 3000離子色譜儀(DIONEX, USA)進行測定。

1.3 DNA提取

利用Power Soil? Isolation Kit(MO Bio Laboratories, USA)DNA提取試劑盒分別對不同深度沉積物樣品的總基因組DNA進行提取,參照試劑盒的說明書進行操作。利用超微量分光光度計(Thermo Scientific, USA)對提取的DNA樣液進行質量和濃度檢測,檢測合格后,挑選柱狀樣的表層(0—2 cm)、次表層(2—4 cm)、中層(14—16 cm)和底層(28—30 cm)的DNA樣品送于測序公司進行高通量測序。

1.4 Illumina高通量測序

以提取的DNA為PCR模板,用帶有測序標簽barcode的引物338F (ACTCCTACGGGAGGCAGCAG)/806R(GGACTACNSGGGTWTCTAAT)[11]對樣品基因目標片段進行擴增,擴增條件為：94 ℃,10 min；94 ℃,30 s；55 ℃,30 s；72 ℃,45 s,27個循環；72 ℃,10 min。將擴增后經純化檢驗質量合格后的PCR產物用于構建測序文庫,使用Illumina Sequencer MiSeq測序儀進行2×300 bp的雙端測序。利用QIIME軟件對高通量測序下機的原始數據進行識別,剔除長度小于160 bp及存在模糊堿基的問題序列,再調用USEARCH對嵌合體序列進行檢查并剔除,評估得到的有效序列的質量,從而獲得可用于后續分析的優質序列。使用USEARCH軟件對上述過程得到的序列以97%的序列相似度進行歸并和可操作分類單元(operational taxonomic units, OTU)劃分,挑選出每個OTU中豐度最高的序列作為該OTU的代表序列,用RDF classifier將其與Silva數據庫比對進行注釋,以供后續分析。

1.5 實時熒光定量PCR檢測

利用qPCR對有植被和無植被兩個研究區域0—30 cm的每隔2 cm的土壤樣品細菌豐度進行了測定。配制20 μL的qPCR反應體系：10 μL ROX(FastStart Universal SYBR Green Master, Roche, 瑞士),正反向引物(338F/806R)各0.6 μL,0.2 μL牛血清蛋白,6.6 μL超純水和2 μL DNA模板。每個樣品設置3個平行實驗,每組反應添加陰性對照。反應在ABI7500熒光定量PCR儀上進行,反應條件設置為：94 ℃,10 min；94 ℃,30 s；58 ℃,45 s；72 ℃,1 min,35個循環；72 ℃,10 min。反應結束后通過熔融曲線判斷擴增的特異性,并用2%瓊脂糖凝膠電泳分析擴增效果。

1.6 PICRUSt功能預測

PICRUSt方法是基于已測細菌基因組的16S rRNA全長序列,推斷它們共同祖先的基因功能譜,對Greengenes數據庫中其它未測物種的基因功能譜進行推斷,構建古菌和細菌域全譜系的基因功能預測譜,最后將測序得到的菌群組成“映射”到數據庫中,完成對菌群代謝功能的預測。

1.7 數據分析與處理

利用EXCEL 2010和Origin 2018對實驗數據(細菌豐度、群落結構)進行初步處理與制圖。通過SPSS Statistics 25軟件對數據進行單因素方差分析。應用R 3.6.1軟件的“pheatmap”和“vegan”程序包,對細菌屬進行聚類分析并繪制熱圖[12]。使用CANOCO 4.5軟件對環境因子與群落結構進行典范對應分析(Canonical correspondence analysis, CCA)。

2 結果與分析

2.1 環境因子特征

對黃河口潮間帶間隙水中環境因子的測定結果見表1。兩個研究區域的鹽度均隨沉積物深度的增加而降低,有植被區域鹽度梯度變化尤其顯著,由表層的35降低到底層為4.17。pH值隨沉積物深度的變化較小,有植被區域pH值為7.73—7.88,無植被區域為7.18—7.44。硫酸鹽濃度在兩個站位的差異性顯著(P<0.05),在無植被區域濃度介于17.40—28.79 mmol/L之間,而在有植被區域,表層濃度高達69.89 mmol/L,約為該區域最低濃度的100倍。銨鹽、亞硝酸鹽和磷酸鹽含量整體表現為有植被區域高于無植被區域。

2.2 細菌16S rRNA基因豐度

從表層有植被和表層無植被區域的細菌豐度垂直分布圖(圖2)可以看出,細菌豐度在不同區域、不同深度有明顯變化。在兩個區域,細菌豐度峰值均出現在中層,表層和底層豐度相對較低。在相同深度的沉積物樣品中細菌豐度在有植被區域比無植被區域高,有植被區域細菌豐度為3.55×105—1.29×107拷貝數/g,無植被區域細菌豐度為5.76×102—4.23×106拷貝數/g,說明有植被環境可以為細菌提供更適宜的生存和發展環境。對熒光定量PCR產物進行的凝膠電泳結果顯示均為明亮的單條帶,說明擴增的特異性(圖3)。

2.3 細菌群落多樣性

所有樣品中細菌測序覆蓋度均高于96.14%,說明測序深度覆蓋了大多數細菌物種,基本能夠反映樣品中細菌的群落信息。經質控后,8個樣品共獲得126647條有效序列,97%的相似性聚類得到12070個OTUs(表2)。在有植被區域沉積物中,豐富度指數Chao 1由表層到底層逐漸增加,多樣性指數Shannon在底層樣品中最高。無植被區域沉積物中細菌群落的豐富度和多樣性在中層樣品表現為最高。

圖2 黃河口潮間帶不同深度沉積物中細菌16S rRNA基因豐度Fig.2 The bacterial 16S rRNA gene abundances of columnar sediment in the intertidal mudflat of Yellow River estuaryVT：有植被 Vegetation；UT：無植被 Vegetation-free

圖3 熒光定量PCR產物凝膠電泳圖Fig.3 Gel electrophoresis image of realtime fluorescent quantitative PCR products

2.4 細菌群落結構

對有植被和無植被兩個生境不同深度沉積物樣品的細菌群落在門分類水平上進行了分析,有植被區域共檢測到50個細菌門,無植被共56個細菌門。選取其中相對豐度>1.0%的細菌進行作圖。從圖4可以看出黃河口潮間帶沉積物兩個研究區域的細菌群落主要優勢細菌為變形菌(Proteobacteria)、綠彎菌(Chloroflexi)和放線菌(Actinobacteria),相對豐度和為59.0%—80.0%。無植被表層樣品(UT2)的最優勢菌是綠彎菌(28.1%),除此之外,其它樣品中相對豐度最高的均為變形菌,為28.4%—49.6%。兩個研究區域沉積物中酸桿菌(Acidobacteria)的相對豐度都是隨著深度的增加而增加。不同細菌門在各個樣品中的相對豐度表現出差異,其中有植被區域表層樣品(VT1)與其它樣品差異尤為顯著。如綠彎菌在其它樣品中相對豐度較高,占14.8%—28.1%,在VT1中相對豐度僅為1.3%,而放線菌豐度高達29.0%,藍細菌豐度為3.8%,酸桿菌豐度與其它樣品相比較低,僅為0.4%。

根據屬分類水平上細菌的注釋信息,選擇所有樣品中相對豐度排在前20的屬,對物種和樣品進行聚類,繪制聚類熱圖(圖5)。不同顏色代表不同豐度,顏色越紅代表該屬在對應樣品中豐度越高,藍色越深則表示該屬的豐度越低。結果顯示,各樣品的優勢菌屬表現出較大的差異,UT1、UT2、VT1、VT3聚為一組,UT3、UT4、VT2、VT4聚為一組,表明兩個區域優勢菌屬組成差異不明顯。其中蒼白桿菌(Ochrobactrum)在多個樣品中為最優勢菌屬,尤其在有植被表層樣品中相對豐度達25.4%,在無植被表層樣品中占9.8%。芽孢桿菌(Bacillus)、擬無枝菌酸菌(Amycolatopsis)和鞘脂單胞菌(Sphingomonas)等菌屬分別在不同樣品中豐度顯著。

圖4 門分類水平上細菌的組成及豐度分布Fig.4 The composition and abundance distribution of bacterial communities at phylum level

圖5 黃河口潮間帶沉積物中細菌屬分類水平豐度熱圖Fig.5 Genus abundance heatmap of bacterial community in the intertidal zone of Yellow River estuary

2.5 細菌群落結構與環境因子的相關分析

圖6 細菌群落與環境因子典范對應分析 Fig.6 Canonical correlation analysis between bacterial community and environmental factors銨鹽硝酸鹽亞硝酸鹽硫酸鹽磷酸鹽 Phosphate

典范對應分析(CCA)結果顯示(圖6),第一和第二排序軸共解釋了樣本與環境因子間41.5%的累計變量。表3顯示與第一排序軸相關性較高的環境因子有銨鹽(0.7462)和硝酸鹽(-0.5396),與第二排序軸相關性較高的環境因子是亞硝酸鹽(-0.4518)和硫酸鹽(-0.5189)。

利用SPSS軟件分別對環境因子與多樣性和豐富度(表4)、環境因子與優勢菌門(表5)進行了相關性分析。其中Chao 1指數和Shannon指數均與鹽度呈顯著負相關(P<0.05)；Shannon指數與亞硝酸鹽和磷酸鹽呈極顯著負相關(P<0.01)。說明鹽度、亞硝酸鹽和磷酸鹽是影響黃河口潮間帶沉積物中細菌群落豐富度和多樣性的重要因素。優勢菌門與環境因子的相關分析結果顯示,變形菌(Proteobacteria)的含量與pH呈顯著正相關(P<0.05)；綠彎菌(Chloroflexi)與硫酸鹽、亞硝酸鹽和磷酸鹽均呈顯著負相關(P<0.05),而藍細菌(Cyanobacteria)與之相反,呈顯著正相關(P<0.05)；放線菌(Actinobacteria)與硫酸鹽和磷酸鹽呈顯著正相關(P<0.05)；酸桿菌(Acidobacteria)與銨鹽濃度呈顯著負相關(P<0.05)；擬桿菌(Bacteroidetes)與銨鹽呈極顯著正相關(P<0.01)。鹽度、硝酸鹽濃度與優勢菌門相關性不顯著(P>0.05)。說明沉積物的理化性質對微生物群落結構具有重要影響。

表3 環境因子與細菌群落分析中前兩個排序軸間的相關系數

表4 多樣性和豐富度與環境因子的相關系數矩陣

Table 4 Correlation coefcient matrix of Chao 1, Shannon and environmental factors

表4 多樣性和豐富度與環境因子的相關系數矩陣

α多樣性指數Alpha diversity index鹽度SalinitypH硫酸鹽Sulfate銨鹽 Ammonium salt硝酸鹽Nitrate亞硝酸鹽Nitrite磷酸鹽PhosphateChao 1-0.787?-0.253-0.561-0.799?0.411-0.797?-0.685Shannon-0.757?-0.165-0.830?-0.5390.294-0.900??-0.839??

*: 在0.05級別(雙尾),相關性顯著; **: 在0.01級別(雙尾),相關性顯著

2.6 PICRUSt功能預測分析

為了解表層有植被和表層無植被沉積物中細菌群落功能的不同以及其在垂直方向上的變化,使用PICRUSt對兩個區域不同深度沉積物樣品的細菌群落進行功能預測(圖7)。結果共注釋到6條KEGG一級通路,其中相對豐度大于1.0%的功能基因有環境信息處理(Environmental Information Processing)、代謝(Metabolism)、遺傳信息處理(Genetic Information Processing)和細胞轉化(Cellular Processes)4種。注釋到41條KEGG二級代謝通路,其中在所有樣品中相對豐度在1.0%以上的通路有19個,如膜運輸(Membrane Transport)、氨基酸代謝(Amino Acid Metabolism)和碳水化合物代謝(Carbohydrate Metabolism)在兩個區域的相對豐度均較高,超過10%；復制和修復(Replication and Repair)與能量代謝(Energy Metabolism)兩種通路的相對豐度也高于5%。相比較而言,膜轉運過程、氨基酸和碳水化合物代謝過程在有植被區域更為活躍,而核酸復制和修復、能量代謝過程則在無植被區域更加活躍。

表5 細菌與環境因子的相關系數矩陣

Table 5 Correlation coefcient matrix of bacteria and environmental factors

表5 細菌與環境因子的相關系數矩陣

細菌Bacteria鹽度SalinitypH硫酸鹽Sulfate銨鹽Ammonium salt硝酸鹽Nitrate亞硝酸鹽Nitrite磷酸鹽Phosphate變形菌Proteobacteria0.2870.775?0.2280.4220.1390.4010.696綠彎菌Chloroflexi-0.486-0.424-0.745?-0.189-0.211-0.747?-0.909??放線菌Actinobacteria0.3350.2550.723?0.258-0.2880.7060.786?酸桿菌Acidobacteria-0.523-0.357-0.244-0.823?0.575-0.552-0.475擬桿菌Bacteroidetes0.5920.396-0.0810.922??-0.3960.2620.222硝化螺旋菌Nitrospirae0.134-0.6920.069-0.137-0.065-0.126-0.387藍細菌Cyanobacteria0.5210.280.810?0.375-0.2870.792?0.875??

*:在0.05級別(雙尾),相關性顯著; **:在0.01級別(雙尾),相關性顯著

圖7 PICRUSt預測的KEGG第二等級分布圖Fig.7 The secondary grade distribution map of KEGG predicted by PICRUSt

3 討論

3.1 黃河口潮間帶沉積物中細菌豐度分布特征

植物對土壤微生物的影響是非常重要的[13]。本研究發現有植被覆蓋沉積物中細菌豐度高于無植被覆蓋沉積物,這與丁浩[14]等的研究結果相一致。一般看來,表層覆蓋植被的土壤環境能為微生物提供適宜的棲息場所,特別是植物死亡后的殘體進入沉積土壤中,可以為異養細菌提供豐富有效的營養物質,促進細菌的生長和繁殖。因此相較無植被區域,覆蓋植被的土壤中細菌豐度更高[15- 16]。本研究沉積物中細菌豐度在垂直方向上整體呈現先增加后降低的變化趨勢,中層豐度最高。潮水的漲落使得潮間帶表層沉積物受到海陸理化因子的交互作用[17],不穩定的環境條件不利于微生物的生存,因此表層細菌群落豐度較低。隨著深度的增加,環境條件趨于穩定,有機質逐漸累積,為細菌提供了良好的生存環境,細菌的數量也隨之增多。而更深層次的沉積物雖然環境條件穩定,但是由表層沉積下來的可供細菌利用的碳源、氮源等逐層消耗而減少,細菌的生長繁殖受到了限制,因此其豐度又逐漸降低。

3.2 黃河口潮間帶沉積物中細菌群落結構特征

對黃河口潮間帶沉積物中微生物的研究一直受到國內學者的關注。劉芳等[7]利用克隆文庫方法和T-RFLP技術在黃河口濕地發現大量功能菌,如硫酸鹽還原菌、光合細菌和好氣分解細菌等；王凱等[9]通過PCR-DGGE方法發現黃河口潮灘春季的優勢細菌有變形菌(Proteobacteria)、酸桿菌(Acidobacteria)和一些未分類的微生物類群。本研究利用高通量測序技術對黃河口潮間帶有植被和無植被區域沉積物中細菌群落結構進行了研究。結果發現有植被區域沉積物中細菌群落豐富度和多樣性低于無植被區域,這與兩個區域豐度結果相反。可能是因為一個環境中,優勢菌的豐度較高,會對其它非優勢菌群的生存產生壓迫,以致該環境細菌群落豐富度和多樣性較低。本研究發現黃河口的優勢菌有變形菌、放線菌(Actinobacteria)、綠彎菌(Chloroflexi)和酸桿菌等,這些均是海洋沉積物中常見的細菌類群。變形菌是細菌中最大的一個門類,通常在中國沿海潮間帶沉積物環境的微生物群落結構中占據優勢地位,例如在對大連長山群島海岸潮間帶沉積物[18]和秦皇島南部近海潮間帶沉積物[19]的微生物群落結構中均發現變形菌占細菌群落的60%以上,為絕對優勢菌。變形菌中包含較多的固氮細菌,能夠提升潮間帶氮循環[20]。放線菌在各類土壤研究中也被廣泛地發現,在濕地環境中相對豐度約2%—25%[21- 22]。本研究中放線菌在有植被區域表層沉積物樣品中豐度較高,而且其相對豐度與磷酸鹽含量呈顯著正相關,是因為放線菌中多數菌種為好氧腐生菌,且具有共生固氮和降解磷的作用[23],這樣更有利于分解表層土壤中的植物殘體,促進物質和能量的循環。兩個站位的表層樣品中藍細菌(Cyanobacteria)含量比其它層次樣品中的高,主要是因為藍細菌含有葉綠素a,沉積物表層環境更適宜進行光合作用,有利于其生存發展[24]。擬桿菌(Bacteroidetes)能夠降解高分子有機物[25],本研究發現擬桿菌在黃河口潮間帶各樣品中相對豐度較高,這樣有利于來自陸源的高分子有機污染物在潮間帶降解,減少對海洋的污染。綠彎菌(Chloroflexi)是本研究中相對豐度僅次于變形菌的第二大優勢菌,有研究報道其在水合物貧乏、有機質豐富的沉積物中為優勢類群,能夠促進厭氧環境條件下的物質循環[26]。

本研究在黃河口潮間帶沉積物中發現大量與生態修復相關的菌屬。如在表層樣品中含量豐富的蒼白桿菌屬(Ochrobactrum),其隸屬于α-變形菌,是一種好氧反硝化細菌[26],該菌具有耐金屬鎘的特性[27],而且在鹽堿條件下能夠降解多環芳烴[28],為黃河口潮間帶污染土壤的生物修復提供了一種思路；優勢菌屬芽孢桿菌(Bacillus)是一種能形成孢子結構,具有很強的抗逆能力的菌屬,其在較高pH、低溫、高鹽度等惡劣環境下仍能生存,而且芽孢桿菌分泌的一種酶能夠分解一些難分解的蛋白質、脂質等物質,還能吸收環境中未被氧化的氨、銨鹽及硫化氫等,常被應用于污水的生物處理中[29]；在有植被表層樣品中的優勢菌屬——鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas),屬于變形菌門α變形菌綱,能夠降解芳香族化合物[30],促進植物抵抗多種病原菌[31],是清理土壤污染物最有效的細菌之一。

濱海濕地土壤微生物具有獨特的功能和基因資源,在凈化污染物、維持生態系統穩定中發揮重要作用[32]。通過PIRCUSt功能預測得知黃河口潮間帶沉積物菌群功能豐富,其中膜運輸、碳水化合物代謝、氨基酸代謝功能最為活躍。推測是由于潮間帶沉積環境受到海水周期性淹沒的影響,只有具有活躍的膜轉運調節功能的細菌,通過調節胞內外滲透壓,才能更好地在此生存[33]。碳水化合物是生命細胞結構的主要成分,同時也是細胞呼吸的底物。碳水化合物代謝可以調控生物體內碳水化合物的代謝形成、分解和相互轉化[34],該功能代謝旺盛說明微生物生命活動活躍。在有植被區域,植物根際會分泌有機物,其中包括碳水化合物、氨基酸和有機酸等[35],這些物質會促進微生物的相關代謝活動,因此有植被區域微生物碳水化合物代謝和氨基酸代謝功能較無植被區域更為活躍。無植被區域細菌群落在核酸復制和修復、能量代謝過程較有植被更為活躍,可能是由于無植被潮間帶沒有植被的保護,相較有植被潮間帶環境復雜多變,優勢細菌只有通過加強自身核酸復制和修復功能,加快能量代謝,讓其菌群保持活力,以確保其在惡劣環境中生存發展。本研究的不足之處是只利用PICRUSt對潮間帶表層有無植被沉積物中的細菌群落功能差異進行了初步預測,該方法具有一定的局限性。想要更全面了解潮間帶沉積物中細菌功能,可結合宏基因組分析進行深入研究。

3.3 黃河口潮間帶沉積物環境因子對細菌群落的影響

土壤環境因子對微生物群落結構有重要影響。姜雪薇等[36]發現土壤pH、含水量、總氮和總磷是影響土壤微生物群落結構的重要因素；王鵬等[37]認為濕地土壤細菌群落主要受有機質含量、總磷和銨態氮的影響；張小青[38]發現pH、TC和TN是影響荒漠土壤細菌群落結構的主導因子。本研究結果顯示黃河口潮間帶鹽度、亞硝酸鹽、銨鹽以及磷酸鹽與細菌群落多樣性指數和豐富度指數表現出不同程度的相關性。鹽度是影響河口生態系統中微生物群落結構的重要因素[39- 40],本研究中細菌多樣性指數和豐富度指數均與鹽度呈顯著負相關,可能是由于土壤鹽度的增加和滲透壓的提高會使某些微生物物種消失,導致細菌群落多樣性下降。本研究中土壤pH與細菌群落結構和多樣性的相關性均不顯著,與已有的研究結果不同[41],可能是由于選取的黃河口潮間帶研究區域pH變化范圍小,對細菌群落結構變化的影響不明顯。本研究結果顯示多個優勢菌門與亞硝酸鹽、磷酸鹽、銨鹽相關性顯著,如擬桿菌的相對豐度與銨鹽含量呈極顯著正相關,因為擬桿菌中含有多種固氮菌[42],能將空氣中氮氣固定,進而轉化為銨鹽；綠彎菌與亞硝酸鹽、磷酸鹽含量呈顯著負相關,是由于綠彎菌具有去除營養鹽的功能[43]。這進一步證實了土壤環境因子對細菌群落結構具有重要影響。

4 結論

(1)黃河口潮間帶沉積物中細菌豐度在不同深度差異較大,總體表現為隨深度的增加細菌豐度先升高后降低的趨勢。有植被區域豐度為3.55×105—1.29×107拷貝數/g,無植被區域為5.76×102—4.23×106拷貝數/g,表明植被及沉積物深度是影響沉積物中細菌豐度的重要因素。

(2)黃河口潮間帶有植被區域檢測到50個細菌門,無植被區域檢測到56個細菌門,優勢菌門有變形菌、放線菌、酸桿菌等。屬水平上優勢菌Ochrobactrum和Sphingomonas獨特的代謝功能能夠降解鹽堿沉積物中的有機污染物,可以通過微生物培養方法將其應用到潮間帶生態系統修復工程中。