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应用DNA复合条形码技术研究三门峡水库浮游动物多样性

2020-12-08阅读(634)

应用DNA复合条形码技术研究三门峡水库浮游动物多样性

论文摘要

浮游动物是一类悬浮在水体中,游泳能力很弱或者完全没有游泳能力的异养水生动物。淡水浮游动物主要包括原生动物、轮虫、桡足类和枝角类,它们以水中浮游植物、细菌、碎屑为食,同时又被其他水生生物捕食,在水生态系统的物质循环、能量流动方面起着重要作用。传统的生物分类方法存在耗时、准确率不能得到有效保证等缺点,基于高通量测序技术与DNA条形码技术来识别环境样品物种的技术---DNA复合条形码技术应运而生。三门峡水库是国家珍稀鸟类的重要栖息地,水生生物种类繁多。目前基于DNA复合条形码技术对三门峡水库浮游动物多样性的研究处于空白阶段。本研究于2017年7月、10月和2018年1月、4月在三门峡水库的9个地点采集浮游动物样品和水样。选取18S rRNA基因和CO Ⅰ基因的部分序列作为分子标记,应用DNA复合条形码技术对三门峡水库不同季节的浮游动物多样性进行系统研究,主要目的在于初步得到三门峡水库不同季节的浮游动物组成情况及其影响浮游动物群落季节变动的关键生态因子。本研究主要得到以下结果:（1）18S rRNA基因的扩增子测序在IIllumina MiSeq PE250平台高通量测序后进行质控、双末端序列的拼接、过滤以后共得到3245439条优质序列,并将优质序列进行聚类、注释,得到334个OTUs,其中131个OTUs注释为浮游动物。CO Ⅰ基因的扩增子测序在IIllumina MiSeq PE250平台高通量测序后进行质控、双末端序列的拼接、过滤以后共得到2028940条优质序列;并将优质序列进行聚类、注释,得到512个OTUs,其中188个OTUs注释为浮游动物。（2）群落结构分析结果:种类组成:18S rRNA基因共鉴定出浮游动物82属131种,包括原生动物95种,轮虫13种,桡足类19种,枝角类4种;CO Ⅰ基因共鉴定出浮游动物84属188种,包括原生动物31种,轮虫83种,桡足类45种,枝角类29种;两基因共鉴定浮游动物150属31 1种,包括原生动物126种,轮虫93种,桡足类60种,枝角类32种;表明三门峡水库浮游动物表现出原生动物、轮虫种类多,桡足类、枝角类少的特点。季节分布:18S rRNA基因的鉴定结果中,浮游动物在春季有58种,夏季有92种,秋季有82种,冬季有76种;COⅠ基因的鉴定结果中,浮游动物在春季有101种,夏季有132种,秋季有151种,冬季有89种;两基因的共同鉴定结果中,浮游动物在春季有156种,夏季有219种,秋季有229种,冬季有161种;表明三门峡水库浮游动物具有夏、秋季种类多,春、冬季种类少的特点。丰度变化:三门峡水库浮游动物呈现出桡足类和轮虫丰度相对较高,原生动物和枝角类丰度相对较低的特点。（3）多样性分析结果:浮游动物丰富度和物种多样性存在显著的季节性差异,均表现出夏、秋季相对较高,春、冬季较低的特点。（4）聚类分析结果表明:冬季与春季的浮游动物群落结构最相似,其与夏季的群落结构差异最大。（5）典范对应分析结果:水温、总氮、pH、和氨氮是影响三门峡水库浮游动物群落结构的关键生态因子。春季浮游动物群落结构与总氮、总磷密切相关,夏季浮游动物群落结构与水温、化学需氧量密切相关,秋季浮游动物群落结构与水温、总氮密切相关,冬季浮游动物群落结构与氨氮密切相关。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 前言
  •   1.1 三门峡水库概况
  •   1.2 浮游动物概述
  •   1.3 浮游动物研究进展
  •   1.4 水体理化性质对浮游动物的影响
  •   1.5 DNA复合条形码
  •     1.5.1 DNA条形码
  •     1.5.2 DNA复合条形码
  •     1.5.3 DNA复合条形码的选择
  •     1.5.4 DNA复合条形码技术的优势
  •     1.5.5 DNA复合条形码技术的局限性
  •     1.5.6 DNA复合条形码技术的主要应用
  •   1.6 研究目的和意义
  • 第2章 研究方法
  •   2.1 采样点设置
  •   2.2 样品采集与初步处理
  •   2.3 总DNA的提取
  •   2.4 PCR扩增
  •   2.5 数据处理
  •     2.5.1 原始数据
  •     2.5.2 参考数据库
  •     2.5.3 Raw data序列的初步质控
  •     2.5.4 Paired-ends序列的拼接
  •     2.5.5 过滤
  •     2.5.6 OTU分析与注释
  •   2.6 生态学分析
  •     2.6.1 稀释曲线
  •     2.6.2 群落结构分析
  •     2.6.3 多样性分析
  •     2.6.4 聚类分析
  •     2.6.5 典范对应分析
  • 第3章 实验结果
  •   3.1 提取DNA质量检测
  •   3.2 PCR扩增结果
  •   3.3 DNA复合条形码序列组成
  •     3.3.1 18S rRNA基因
  •     3.3.2 COⅠ基因
  •   3.4 稀释曲线
  •     3.4.1 18S rRNA基因
  •     3.4.2 COⅠ基因
  •   3.5 浮游动物群落结构特征
  •     3.5.1 浮游动物种类组成
  •     3.5.2 浮游动物种类组成的季节变化
  •     3.5.3 浮游动物的相对丰度变化
  •   3.6 浮游动物多样性分析
  •     3.6.1 α多样性分析
  •     3.6.2 β多样性分析
  •   3.7 聚类分析
  •     3.7.1 18S rRNA基因
  •     3.7.2 COI基因
  •   3.8 关键生态因子对浮游动物的影响
  •     3.8.1 水环境因子
  •     3.8.2 水质评价
  •     3.8.3 典范对应分析
  • 第4章 分析与讨论
  •   4.1 三门峡水库浮游动物多样性及影响因素
  •   4.2 对PCR扩增、高通量测序技术的依赖性
  •   4.3 复合条形码的选择
  •   4.4 复合条形码数据分析
  •     4.4.1 参考数据库
  •     4.4.2 OTU聚类阈值的界定
  •     4.4.3 定量问题
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 赵丽娜

    导师: 黄原

    关键词: 三门峡水库,浮游动物多样性,复合条形码,环境因子

    来源: 陕西师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 陕西师范大学

    分类号: Q958.8

    DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.001273

    总页数: 100

    文件大小: 6409K

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