纳米氧化锌对海洋微型浮游生物群落的影响

论文摘要

纳米氧化锌（ZnO-NPs）因为其独特的理化性质而在化工、医疗、电子、航空、军事、日常生活等方面得到了广泛的应用。ZnO-NPs的大量使用使其难以避免地进入了海洋环境,对海洋生态系统构成了潜在的威胁。海洋微型浮游生物群落是海洋生态系统的重要组成部分,对维持海洋生态系统的物质能量流动有着重要意义。开展ZnO-NPs对海洋微型浮游生物群落的毒性研究,对于了解ZnO-NPs对微型浮游生物群落的作用、评价微型浮游生物群落对ZnO-NPs的响应、实现纳米材料对环境危害性的合理评估有十分重要的意义。本实验选取了厦门近海的原位环境样品在实验室内进行培养,利用高通量测序技术的分子生物学方法,分析ZnO-NPs对海洋微型浮游生物群落结构以及多样性造成的影响,评估对于ZnO-NPs有显著响应的生物类群,为纳米材料的毒理学研究提供基础资料。本文的主要研究成果如下:1.Dinoflagellata、Fungi和Arthropoda是真核微型浮游生物群落中多样性和丰度较高的类群。Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria和Bacteroidetes是浮游细菌群落中多样性和丰度较高的类群。2.ZnO-NPs对微型浮游生物群落有着显著的影响。本实验条件下,当ZnO-NPs浓度为lmg/L和5mg/L时,真核微型浮游生物以及浮游细菌群落结构以及多样性都发生了显著的变化,并且真核微型浮游生物群落以及浮游细菌群落随着时间变化有相似的发展趋势,群落结构变化显著。平行样品间有着很高的相似度。3.真核微型浮游生物群落多样性与时间变化呈显著相关,与浓度变化相关性不高;而浮游细菌群落与时间变化以及浓度变化相关性都很高。将群落划分成优势以及稀有亚群落后,研究发现无论是优势亚群落还是稀有亚群落,不同时间或者不同浓度样品群落组成之间都表现出了显著的差异。然而,真核以及细菌优势类群的α多样性与时间变化以及浓度变化表现出了显著的相关性,而稀有类群的α多样性仅仅表现出与时间变化的相关性,与浓度梯度变化的相关性不高。4.真核微型浮游生物群落中丰度与ZnO-NPs浓度显著相关的超群是ARCHAEPLASTIDA,它的子类群（Chloroplastida）的相对丰度与ZnO-NPs表现出了显著的相关性,除此之外,Arthropoda、Mollusca、Nematoda的相对丰度也与ZnO-NPs浓度显示出了显著的相关性。浮游细菌群落中丰度与ZnO-NPs浓度显著相关的超群是BV4,浮游细菌共有3个门类群（Bacteroidete、Alphaproteobacteria、Deltaproteobacteria）的丰度与ZnO-NPs浓度显著相关。真核微型浮游生物以及浮游细菌群落中ZnO-NPs的指示种都是稀有种。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 纳米材料和纳米颗粒
•   1.2 天然纳米颗粒与人工纳米颗粒
•   1.3 人工纳米材料的应用现状和发展前景
•   1.4 纳米颗粒在水环境中的行为与分布
•     1.4.1 纳米颗粒在水环境中的行为
•     1.4.2 水环境中各种纳米材料的含量分布
•   1.5 纳米颗粒对水生生物的毒性影响
•   1.6 ZnO-NPs的毒性研究现状
•   1.7 环境微型生物群落研究方法
•     1.7.1 传统的环境微型生物群落研究方法
•     1.7.2 现代分子生物学研究方法
•   1.8 海洋微型浮游生物群落概述
•   1.9 研究内容和意义以及拟解决的科学问题
• 第二章 研究概况、材料和方法
•   2.1 材料和方法
•     2.1.1 ZnO-NPs悬浮液的制备
•     2.1.2 ZnO-NPs的表征
•     2.1.3 原位样品的采集及处理
•     2.1.4 水体理化指标测定
•     2.1.5 DNA提取
•     2.1.6 PCR扩增以及Illumina高通量测序
•   2.2 数据分析
•     2.2.1 生物信息学分析
•     2.2.2 优势和稀有种的定义以及物种的分类
•     2.2.3 群落的多样性以及结构分析
•     2.2.4 群落结构与纳米材料浓度之间的关系
• 第三章 ZnO-NPs对厦门近海真核微型浮游生物群落毒性效应
•   3.1 结果
•     3.1.1 真核微型浮游生物群落的多样性
•     3.1.2 真核微型浮游生物群落组成差异
•     3.1.3 ZnO-NPs浓度以及作用时间对群落结构的影响
•     3.1.4 真核微型浮游生物优势类群关联网络分析
•     3.1.5 基于中性模型推断中性过程对真核微型浮游生物群落构建的影响
•   3.2 讨论
•     3.2.1 真核微型浮游生物群落的多样性
•     3.2.2 ZnO-NPs以及时间对真核微型浮游生物群落结构的影响
•     3.2.3 ZnO-NPs胁迫作用下真核微型浮游生物类群中的指示类群
• 第四章 ZnO-NPs对厦门近海浮游细菌毒性效应
•   4.1 结果
•     4.1.1 浮游细菌群落的多样性
•     4.1.2 浮游细菌群落组成差异
•     4.1.3 ZnO-NPs以及时间尺度对浮游细菌群落结构的影响
•     4.1.4 浮游细菌优势类群关联网络分析
•     4.1.5 基于中性模型推断中性过程对浮游细菌群落构建的影响
•   4.2 讨论
•     4.2.1 浮游细菌群落的多样性
•     4.2.2 ZnO-NPs以及时间变化对浮游细菌群落结构的影响
•     4.2.3 ZnO-NPs胁迫作用下浮游细菌群落中的指示类群
• 第五章 总结与展望
•   5.1 主要结果及结论
•   5.2 创新之处
•   5.3 不足之处
•   5.4 展望
• 参考文献
• 在学期间参加的科研项目
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张健

导师: 张文静

关键词: 纳米氧化锌,真核微型浮游生物,浮游细菌,群落结构,高通量测序

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 厦门大学

分类号: X145;Q178

总页数: 80

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