一种通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染种类的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染种类的方法，属于河流污染治理技术领域。本发明专利技术以微生物16s

【技术实现步骤摘要】
一种通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染种类的方法


[0001]本专利技术涉及河流污染治理
，尤其涉及一种通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染种类的方法。

技术介绍

[0002]微生物是生态系统中的重要组成部分，在沉积物生物地球化学循环方面具有举足轻重的作用。沉积物微生物种群特征可作为生物学指标，对生态系统生物多样性及健康状况起到指示作用，对解决水环境问题具有重要意义。随着高通量测序技术的快速发展，为研究微生物群落的复杂性和多样性提供了重要的技术手段，特别是对难培养和数量占弱势的微生物更为重要。
[0003]近年来，随着经济高速发展，城市生活和工业生产密集化，导致高污染负荷产生并进入水体，水污染问题已受到高度重视。对于河流来讲，沉积在底泥中的污染物将逐步向水体释放，导致河流水质恶化。底泥是水体生态系统的重要组成部分，是极具价值的生态信息，水体污染物通过多种途径在底泥富集，而底泥污染物在一定条件下会再次向水体释放，造成二次污染。
[0004]目前，在人类活动影响下，城市河流沉积物微生物群落可能的变化规律和影响机制仍需进一步研究，对河流污染评价具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染种类的方法，以解决河流污染评价方法较少的问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染种类的方法，包括以下步骤：/>[0008]S1、以来自不同取样点的河流沉积物为样品，提取DNA，PCR扩增、纯化后进行高通量测序分析，得到测序数据；
[0009]S2、采用软件对测序数据进行OTU聚类分析，得到每个OTU对应的物种分类信息；
[0010]S3、通过贝叶斯算法进行物种分类学分析，并分别在各个分类学水平统计各样本的细菌群落物种组成；
[0011]S4、测定河流水体的环境因子指标；
[0012]S5、根据细菌群落物种组成和环境因子指标进行主成分分析，得到与细菌群落组成呈显著正相关的环境因子指标；
[0013]S6、通过分析检测点位的细菌群落物种组成，即可得知该点位受何种环境因子影响，采取对应的环境污染防治措施。
[0014]优选的，所述软件为QIIME1.9.0。
[0015]优选的，所述OTU聚类分析采用的相似水平在97％以上。
[0016]优选的，所述OTU聚类分析包括对测序数据进行过滤、拼接和去除嵌合体。
[0017]优选的，所述环境因子指标包括pH、溶解氧、温度、氧化还原电位、电导率、浊度、总溶解性固体、沉积物中的含水率、有机质、氨氮、化学需氧量、总氮和总磷。
[0018]优选的，所述主成分分析采用R语言PCA统计分析软件。
[0019]优选的，所述PCR扩增采用338F_806R引物。
[0020]本专利技术的技术效果和优点：
[0021]本专利技术以微生物16s
‑
rRNA基因为标靶进行高通量测序，通过特定方法揭示了城市河流沉积物微生物群落结构变化与环境因子之间的关系，为城市河流生态系统的管理及保护生物多样性提供了科学依据。通过本专利技术成功得到：水体中的pH、氧化还原电位以及沉积物中的含水率、有机质、TP与微生物群落组成呈显著正相关(p＜0.05)，表明这几种环境因子是影响浐灞流域沉积物细菌群落结构差异的主要原因，应当采取对应的环境污染防治措施。本专利技术通过检测沉积物微生物群落结构即可得知该点位受何种环境因子影响，可以为河流生态系统污染管理和防控提供技术支撑。
附图说明
[0022]图1为在门分类水平上环境因子与微生物群落组成的主成分分析图；
[0023]图2为在纲分类水平上环境因子与微生物群落组成的主成分分析图；
[0024]图3为在目分类水平上环境因子与微生物群落组成的主成分分析图；
[0025]图4为在科分类水平上环境因子与微生物群落组成的主成分分析图；
[0026]图5为在属分类水平上环境因子与微生物群落组成的主成分分析图；
[0027]图6为在种分类水平上环境因子与微生物群落组成的主成分分析图。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0029]实施例1
[0030]研究区域：浐河(109
°0′
30
″
E～109
°2′
44
″
E，33
°
11
′
41
″
N～34
°
20
′
24
″
N)，发源于中国陕西省，海拔2000m以上，河长63.5km，流域面积760km2，年径流量2.35亿m3。年平均气温13.1℃～14.3℃，年降水量528.3mm～716.5mm。采样时间2020年9月24日
‑
29日。根据河流自然属性及水体污染分布状况，采集14个点位，每个点位采3个平行样。沉积物TN，平均值为883mg/kg，含量范围为61～2478mg/kg。根据EPA制定的沉积物分类评级标准，浐河C2、C10、C13TN含量均高于2000mg/kg，属于重度污染，其余点位的值都低于1000mg/kg，均属于轻度污染。浐河沉积物TP平均值为1278mg/kg，含量范围为441～2786mg/kg。根据EPA制定的沉积物分类评级标准，浐河除了C1点TP含量在420～650mg/kg之间，属于中度污染，其余点位TP含量都高于650mg/kg，均属于重度污染。
[0031]灞河(E109
°
00
′
～109
°
47
′
、N33
°
50
′
～34
°
27
′
)是中国渭河主要支流，从东南流向西北，境内河长107km，南北长约78km，东西宽50km，流域面积2581km2，年径流量7.18亿m3。年平均气温13.1℃～14.3℃，年降水量528.3mm～716.5mm。灞河主要具有农田灌溉、排放雨季雨水和景观渠道等功能。沉积物样品于2020年9月24日～29日采集。综合考虑灞河水面宽
度、水深、河床岩土性质等自然属性及水体污染分布状况，采样点每间隔1～1.5km的原则进行布设，共布设18个点位，包括上游B1
‑
B6点位，中游B7
‑
B12点位，下游B13
‑
B18点位。采集水体样品约4L，装入采样瓶；采集表层沉积物样品约500g，装入无菌塑封袋，冻存于
‑
80℃冰柜中，沉积物一部分测高通量测序，另外一部分冷干、研磨、过筛，备用。
[0032]理化性质测定：水体样品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染种类的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以来自不同取样点的河流沉积物为样品，提取DNA，PCR扩增、纯化后进行高通量测序分析，得到测序数据；S2、采用软件对测序数据进行OTU聚类分析，得到每个OTU对应的物种分类信息；S3、通过贝叶斯算法进行物种分类学分析，并分别在各个分类学水平统计各样本的细菌群落物种组成；S4、测定河流水体的环境因子指标；S5、根据细菌群落物种组成和环境因子指标进行主成分分析，得到与细菌群落组成呈显著正相关的环境因子指标；S6、通过分析检测点位的细菌群落物种组成，即可得知该点位受何种环境因子影响，采取对应的环境污染防治措施。2.根据权利要求1所述的通过细菌群落组成和环境因子评价河流污染风险的方法，其特征在于，所述软件为QIIME1.9.0。3.根据权利要求2所述的通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟莹，邓雨欣，柏杨巍，杨芳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：