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玛索海沟微生物群落-2018地质微生物大会-刘如龙.pdf
- 3. 深渊极端环境 • 高压 – 深渊最显著的特征，与深度直接相关 – Challenger Deep的压力可达1.1吨/平方厘米 • 低温 – 深渊环境典型温度在1.0-2.5 ℃ • 黑暗 – 缺乏光合作用 • 极端深度 = 营养贫瘠？ 深渊 =“生态荒漠”？
- 4. 有机质来源 上层颗粒物 陆源有机质 化能合成 特殊V形构造导致的“有机 质聚集”效应。 地震及板块移动加剧“有机 质聚集”。 深渊，深海有机质汇聚地 Liu R.L. modified from Jamieson 2010, 2015 深渊 = 营养贫瘠 ！
- 5. 深渊，有机质降解的“热点”！ 挑战者深渊沉积物的微生物碳周转率是普通海底平原的2倍 Trenches O2 uptake (μmol m-2 d-1) Izu-Bonin 750±100 Mariana 150±50 Mussau 270±10 New Britain 600±10 Tonga 230±50 Glud et al., 2013; Wenzhofer et al., 2016; Luo et al., 2018 深渊海沟沉积物具 有极高的微生物碳 周转率！
- 7. Luo et al., 2018 研究内容 研究目标: • 玛索海沟表层沉积物微生物群落结构是怎 样的？ • 有大量微生物类群是休眠或低活性？ • 哪些微生物类群是适应深渊环境而真正存 活的？ Trenches O2 uptake (μmol m-2 d-1) Mariana 150±50 Mussau 270±10 New Britain 600±10
- 8. cDNA Relative Abundance(%) 0.0 .5 1.0 1.5 2.0 2.5 60.0 80.0100.0 cDNA Abundance (copies/g) 0.0 5.0e+12 1.0e+13 1.5e+13 DNA Relative Abundance (%) 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.060.0 80.0 100.0 Arch% Bac% DNA Abundance (copies/g) 0 5e+8 1e+9 2e+9 2e+9 3e+9 3e+9 depth 0-2cm 2-3cm 3-4cm 4-5cm 5-6cm 6-7cm 7-8cm 8-9cm 9-10cm Bac. abund. Arch. abund. Archaea are likely better adapted to low energy flux (Valentine, 2007; Breuker and Schippers, 2013), and therefore have an advantage over Bacteria in oligotrophic sediments in contrast to eutrophic sediments. 玛索海沟沉积物可 能呈现类似近岸沉 积物的富营养状态？ 细菌在玛索海沟沉积物中占绝对优势，具有较高的活性。 微生物丰度随深度锐减，主要活性集中在7cm以浅。 细菌、古菌丰度
- 10. 休眠类群比率 休眠及低活性类群在总群落中的比例 （%） 休眠及低活性类群：占rRNA文库总序列<0.01% OTU类群 休眠及低活性类群比例为总群落的3%-23%， 表层0-2cm休眠类群比例最高。 3cm以深基本保持在3-6%之间，说明较深层微生物逐步对深渊沉积物环境 产生了适应。 验证了“深渊微生物群落中存在较大量的休眠类群”的假设。
- 11. 主要的活性类群 % of total rRNA sequences 0 2 4 6 8 10 OTU951 OTU839 OTU765 OTU1078 OTU1019 OTU1007 OTU959 OTU585 OTU1090 OTU967 在rRNA文库中相对丰度最高的TOP10 OTUs Unclassified Gemmatimonadaceae- Gemmatimonadetes Unclassified Rhodospirillaceae------- Alphaproteobacteria Unclassified Rhodospirillaceae------- Alphaproteobacteria Unclassified SAR202 clade ---------- Chloroflexi Unclassified SAR202 clade ---------- Chloroflexi Unclassified Rhodospirillaceae------- Alphaproteobacteria Unclassified Rhodospirillaceae------- Alphaproteobacteria Unclassified Rhodospirillaceae------- Alphaproteobacteria Unclassified SAR202 clade ---------- Chloroflexi Unclassified JG30-KF-CM66--------- Chloroflexi Lowest classification Phylum/Class 在rRNA文库中相对丰度最高的TOP10 OTUs， 贡献了~30% rRNA序列。 全部为与数据库已有序列相似度较低的新种类 （Unclassified）。
- 12. 主要的活性类群 rDNA% 0 2 4 6 rRNA% 0 2 4 6 OTU951 OTU839 OTU765 OTU1078 OTU1019 OTU1007 OTU959 OTU585 OTU1090 OTU967 TOP 10活性类群的相对活性 （rRNA% ：rDNA% ） 在微生物总群落中的比例均< 2%，单细胞活性较高。 说明在玛索海沟沉积物中最 为活跃的微生物类群并不是 在总群落中的优势类群，而 是一些相对丰度较低的类群。 Unclassified Rhodospirillaceae Unclassified Gemmatimonadaceae Unclassified Rhodospirillaceae Unclassified SAR202 它们如何适应高压、低温环 境？ 有何功能？ 有机碳降解机制和通量？
- 14. 谢谢！ 请批评指正！