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光合细菌菌剂和沼泽红假单胞菌对实验水体氮磷营养盐和微生物群落的影响

信艳杰 胡晓娟 曹煜成 徐煜 许云娜 苏浩昌 徐创文 文国樑 李卓佳

信艳杰, 胡晓娟, 曹煜成, 徐煜, 许云娜, 苏浩昌, 徐创文, 文国樑, 李卓佳. 光合细菌菌剂和沼泽红假单胞菌对实验水体氮磷营养盐和微生物群落的影响[J]. 南方水产科学, 2019, 15(1): 31-41. doi: 10.12131/20180144
引用本文: 信艳杰, 胡晓娟, 曹煜成, 徐煜, 许云娜, 苏浩昌, 徐创文, 文国樑, 李卓佳. 光合细菌菌剂和沼泽红假单胞菌对实验水体氮磷营养盐和微生物群落的影响[J]. 南方水产科学, 2019, 15(1): 31-41. doi: 10.12131/20180144
Yanjie XIN, Xiaojuan HU, Yucheng CAO, Yu XU, Yunna XU, Haochang SU, Chuangwen XU, Guoliang WEN, Zhuojia LI. Effects of inoculant of photosynthetic bacteria and Rhodopseudomonas palustris on nitrogen and phosphorus nutrients and microbial community in experimental water[J]. South China Fisheries Science, 2019, 15(1): 31-41. doi: 10.12131/20180144
Citation: Yanjie XIN, Xiaojuan HU, Yucheng CAO, Yu XU, Yunna XU, Haochang SU, Chuangwen XU, Guoliang WEN, Zhuojia LI. Effects of inoculant of photosynthetic bacteria and Rhodopseudomonas palustris on nitrogen and phosphorus nutrients and microbial community in experimental water[J]. South China Fisheries Science, 2019, 15(1): 31-41. doi: 10.12131/20180144

光合细菌菌剂和沼泽红假单胞菌对实验水体氮磷营养盐和微生物群落的影响

doi: 10.12131/20180144
基金项目: 中国水产科学研究院基本科研业务费专项资金 (2017HY-ZD0501);现代农业产业技术体系建设专项资金 (CARS-48);广东省科技计划项目 (2016A020210024);海南省自然科学基金项目 (20163148);广东省渔港建设和渔业产业发展专项 (A201701B06);广东省促进经济发展专项资金(现代渔业发展用途)省级项目(粤渔2018-02)
详细信息
    作者简介:

    信艳杰(1993—),女,硕士研究生,从事养殖水环境调控与修复研究。E-mail: xinyanjie666@163.com

    通讯作者:

    文国樑(1978 — ),男,硕士,副研究员,从事养殖水环境调控与修复研究。E-mail: guowen66@163.com

  • 中图分类号: Q 178.1

Effects of inoculant of photosynthetic bacteria and Rhodopseudomonas palustris on nitrogen and phosphorus nutrients and microbial community in experimental water

  • 摘要: 为比较光合细菌菌剂与沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)的生理生态特性,分析了不同初始菌量的菌剂PG和菌株PSB-1对实验水体氨氮( $\small ${\rm NH}^+_4{\text -}{\rm N}$ )、亚硝氮( $\small {\rm NO}^-_2{\text -}{\rm N}$ )、硝氮( $\small {{\rm NO}^{-}_{3}}{\text -}{\rm N}$ )和活性磷( $\small ${\rm PO}^{3-}_4$ -P)的降解效果,通过高通量测序分析了菌剂PG的优势菌组成及实验结束时水体细菌数量和微生物群落组成。结果显示,菌剂PG组对实验水体的 $\small ${\rm PO}^{3-}_4$ -P、 $\small$ {\rm NO}^-_3$ -N和 $\small$ {\rm NO}^-_2$ -N有一定的降解作用,其最大降解率分别为40.98%、28.28%和20.12%。菌株PSB-1组仅对实验水体的 $\small ${\rm NO}^-_2{\text -}{\rm N}$ $\small${\rm PO}^{3-}_4{\text -}{\rm P}$ 有一定的降解效果,其最大降解率分别为14.19%和9.88%。菌剂PG的主要优势菌为红假单胞菌属(Rhodopseudomonas sp.)。实验7 d后实验组水体细菌数量和微生物群落结构发生变化,水体细菌数量增长,形成以异养细菌为优势菌的菌群结构。结果表明光合细菌菌剂PG对水质因子的降解效果优于沼泽红假单胞菌PSB-1,但与报道的高效光合细菌菌株的降解能力存在一定差距。
  • 图  1  菌剂PG各组实验水体中氨氮 (a)、亚硝氮 (b)、硝氮 (c)和活性磷 (d) 质量浓度变化

    Figure  1.  Changes of ${\rm NH}_4^+{\text -}{\rm N}$ (a), ${\rm NO}_2^-{\text-}{\rm N}$ (b), ${\rm NO}_3^-{\text -}{\rm N}$ (c) and ${\rm PO}_4^{3-}{\text -}{\rm P}$ (d) contents in experimental water of PG groups

    图  2  菌株PSB-1各组实验水体中氨氮 (a)、亚硝氮 (b)、硝氮 (c)和活性磷 (d) 质量浓度变化

    Figure  2.  Change of ${\rm NH}_4^+{\text-}{\rm N}$ (a), ${\rm NO}_2^-{\text-}{\rm N}$ (b), ${\rm NO}_3^-{\text-}{\rm N}$ (c) and ${\rm PO}_4^{3-}{\text-}{\rm P} $ (d) contents in experimental water of strain PSB-1 groups

    图  3  光合细菌菌剂PG在门 (a)、纲 (b)、目 (c)、科 (d)、属 (e)水平上的优势菌组成分析

    Figure  3.  Analysis of dominant bacteria of inoculant of photosynthetic bacteria PG in terms of Phylum (a),Class (b), Order (c), Family (d) and Genus (e)

    图  4  实验第7天各实验组水体细菌数量

    Figure  4.  Number of bacteria in water of each experimental group on 7th day of experiment

    5  实验水体中微生物群落门 (a)、纲 (b)、目 (c)、科 (d)、属 (e) 水平上的相对丰度

    每个实验组3个平行:PG-4-1为PG-4组平行1;PG-6-1为PG-6组平行1;PSB-1-4-1为PSB-1-4组平行1;PSB-1-6-1为PSB-1-6组平行1,以此类推

    5.  Relative abundance of microbial community in experimental water in terms of Phylum (a), Class (b), Order (c), Family (d) and Genus (e)

    Three parallels in each experimental group: PG-4-1 is parallel 1 to PG-4 group; PG-6-1 is parallel 1 to PG-6 group; PSB-1-4-1 is parallel 1 to PSB-1-4 group 1; PSB-1-6-1 is parallel 1 to PSB-1-6 group, and so on.

    表  1  菌剂PG各组对水质因子的降解率 (平均值±标准差)

    Table  1.   Degradation rate of various water quality indicators in each PG group ( $ {\overline { X}} \pm {\bf SD}$ )

    被测物
    analyte
    时间
    time
    组别 group
    对照 control PG-4 PG-6
    氨氮 ${\rm NH}_4^+{\text-}{\rm N}$ 第3天 24.07±9.51a 20.96±4.33a 29.90±4.57a
    第7天 15.22±3.09a –18.35±5.94b 7.01±1.52c
    亚硝氮 ${\rm NO}_2^-{\text-}{\rm N}$ 第3天 –1.40±0.62a 8.64±1.67b 7.86±4.88b
    第7天 2.54±0.95a 20.12±1.25b 15.92±11.39b
    硝氮 ${\rm NO}_3^-{\text-}{\rm N}$ 第3天 –15.41±0.78a – 67.41±24.95b –17.98±15.67a
    第7天 –10.46±9.34a 28.28±4.80b 15.27±18.81b
    活性磷 ${\rm PO}_4^{3-}{\text-}{\rm P}$ 第3天 –17.57±3.55a 6.64±0.00b 40.98±1.36c
    第7天 –18.46±3.33a 25.48±9.14b 22.18±7.50b
     注:同行数据不同上标字母表示差异显著(P<0.05),表2同此
     Note: The data within the same row with different letters indicate significant difference (P<0.05). The same case inTab.2.
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    表  2  菌株PSB-1各组对各水质指标的降解率 (平均值±标准差)

    Table  2.   Degradation rate of various water quality indicators in each strain PSB-1 group ( $ {\overline { X}} \pm {\bf SD}$ )

    被测物
    analyte
    时间
    time
    组别 group
    对照 control PSB-1-4 PSB-1-6
    氨氮 ${\rm NH}_4^+{\text-}{\rm N}$ 第3天 24.07±9.51a –53.43±13.24b –87.00±16.33c
    第7天 15.22±3.09a –78.22±25.20b –30.65±2.65c
    亚硝氮 ${\rm NO}_2^-{\text-}{\rm N}$ 第3天 –1.40±0.62a 4.14±2.71b 6.99±1.04b
    第7天 2.54±0.95a 14.19±4.18b 13.79±1.38b
    硝氮 ${\rm NO}_3^-{\text-}{\rm N}$ 第3天 –15.41±0.78a –30.70±4.00b –41.63±6.21c
    第7天 –10.46±9.34a –26.14±5.28b –7.11±1.77a
    活性磷 ${\rm PO}_4^{3-}{\text-}{\rm P}$ 第3天 –17.57±3.55a 9.88±0.50b 1.59±0.48c
    第7天 –18.46±3.33a 5.69±1.61b –0.28±2.17c
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-27
  • 修回日期:  2018-09-18
  • 网络出版日期:  2018-12-10
  • 刊出日期:  2019-02-01

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