全 文 ：微生物学通报 Jan. 20, 2015, 42(1): 42−53
Microbiology China © 2015 by Institute of Microbiology, CAS
tongbao@im.ac.cn DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140385


基金项目：国家自然科学基金项目(No. U0932601，21062028)；云南大学校基金项目(No. 2010YB001)
*通讯作者：Tel：86-871-65034073； ：zlx70@163.com
收稿日期：2014-05-07；接受日期：2014-07-11；优先数字出版日期(www.cnki.net)：2014-07-15
研究报告
大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落
结构的影响
郑有坤 刘凯 熊子君 苗翠苹 陈有为 徐丽华 赵立兴*
(云南大学 云南省微生物研究所 西南微生物多样性教育部重点实验室 云南 昆明 650091)


摘 要：【目的】了解大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构和多样性的影
响。【方法】采用稀释平板法，分别对云南滇池紫根水葫芦放养区(ZW)、野生型普通水葫芦放养
区(PW)、未放养水葫芦对照区(CK)水体中细菌进行分离，并对其 16S rRNA 序列进行分析。【结
果】 分别从 ZW、PW、CK 3 种水体分离得到 54、49、40 株菌落形态差异的细菌，Shannon-Wiener
多样性指数分别为 3.17、3.07、2.73，细菌数量分别为 1.35×107、8.35×106、2.70×106 CFU/L。16S
rRNA 序列分析表明，ZW、PW、CK 3 种水体可培养细菌主要包括变形菌门 α 亚群
(Alphaproteobacteria，35.1%、32.4%和 40%)、放线菌门(Actinobacteria，18.9%、32.4%和 20%)、
变形菌门 β亚群(Betaproteobacteria，13.5%、5.9%和 16.0%)、变形菌门 γ亚群(Gammaproteobacteria，
13.5%、14.6%和 12.0%)、拟杆菌门(Bacteroidetes，13.5%、8.8%和 8.0%)和厚壁菌门(Firmicutes，
2.7%、5.9%和 4.0%)。在属的水平上，3 种水体仅有鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis)、红细菌属
(Rhodobacter)、黄色杆菌属(Xanthobacter)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、鞘氨醇单胞菌属
(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、微杆菌属(Microbacterium)、链霉菌属(Steptomyces)、
黄杆菌属(Flavobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)等 10 个属的细菌为共有菌属。【结论】大水面放
养水葫芦提高了富营养化湖泊水体中可培养细菌的多样性，改变了细菌的群落结构。
关键词：水葫芦，富营养化，滇池，可培养细菌，群落结构，多样性
Effect of large-scale planting water hyacinth on cultivable
bacterial community structure in the eutrophic lake
ZHENG You-Kun LIU Kai XIONG Zi-Jun MIAO Cui-Ping CHEN You-Wei
XU Li-Hua ZHAO Li-Xing∗
(Key Laboratory of Microbial Diversity in Southwest China, Ministry of Education, Yunnan Institute of Microbiology, Yunnan
University, Kunming, Yunnan 650091, China)
Abstract: [Objective] To investigate the impact of large-scale planting water hyacinth (Eichhornia
crassipes) on the cultivable bacterial community structure and diversity in the eutrophic lake.
[Methods] Diluting plate counting method was applied to monitor the cultivate bacteria communities
in three water hyacinth planting areas composed of purple root water hyacinth planting area (ZW),
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wild-type water hyacinth planting area (PW) and non-planting sites (control, CK), and then the 16S
rRNA gene of the isolates were sequenced. [Results] 54, 49 and 40 isolates with various morphological
characteristics were obtained from ZW, PW and CK, respectively. The Shannon-Wiener diversity
indexes were 3.17, 3.07 and 2.73, respectively. And the quantities of the culturable bacterial in ZW, PW
and CK were 1.35×107 CFU, 8.35×106 CFU, 2.70×106 CFU of per Liter, respectively. The 16S rRNA
sequencing result showed that at the common and dominant phylum species among the three sampling
sites were Alphaproteobacteria, which accounting for 35.1%, 32.4% and 40.0% of total culturable
bacteria, and Actinobacteria which accounting for 18.9%, 32.4% and 20.0%, and Betaproteobacteria
which accounting for 13.5%, 5.9% and 16%, and Gammaproteobacteria which accounting for 13.5%,
14.6% and 12.0%, and Bacteroidetes which accounting for, 13.5%, 8.8% and 8.0%, and Firmicutes
which accounting for 2.7%, 5.9% and 4.0%, respectively. Only ten genera Sphingopyxis, Rhodobacter,
Xanthobacter, Novosphingobium, Sphingomonas, Pseudomonas, Microbacterium, Steptomyces,
Flavobacterium and Bacillus were shared by all the three water samples. [Conclusion] This study
indicates that large-scale planting water hyacinth could both increase the cultivated bacterial diversity
and modify the bacterial community composition in the eutrophic lake.
Keywords: Water hyacinth (Eichhornia crassipes), Eutrophication, Lake Dianchi, Cultivable bacterial,
Community structure, Diversity
水葫芦，学名凤眼莲(Eichhornia crassipes)，多
年水生漂浮植物，因其具有极强的氮、磷吸收能力
和重金属富集能力，且根部能分泌抑藻物质抑制蓝
藻的生长，被广泛用于富营养化水体，特别是藻型
富营养化水体的生态修复中[1-5]。但水葫芦作为一种
恶性外来入侵杂草，已经引起了一系列的生态、经
济、社会问题，一些研究者担忧水葫芦的生长会威
胁其他水体生物群落结构及其多样性[6-7]。有关大水
面放养水葫芦对底栖动物、浮游动物以及浮游藻类
群落结构与多样性的影响已有报道[7-9]。而细菌是湖
泊生态系统中的重要组成部分，驱动着湖泊生态系
统中绝大多数生物活性元素的形态转化和地球化
学循环，有关水葫芦对湖泊水体细菌群落结构及其
多样性影响的研究还未见报道。
滇 池 位 于 昆 明 市 西 南 (N24°23′–26°22′ ，
E102°10′–103°40′)，是云贵高原面积最大的淡水湖，
面积约 300 km2，平均水深 4.7 m[8]。由于城市化进
程的飞速发展，自 20世纪 80年代以来，排入滇池
的污染物不断增加，水质恶化，整个湖泊富营养化
问题十分严重，并爆发严重的蓝藻水华。近年来，
水葫芦被广泛应用于滇池水污染的治理，取得了一系
列实用性进展[1,10]。目前，滇池中放养的水葫芦主要
有两个品种：紫根水葫芦和野生普通水葫芦。紫根水
葫芦系云南省生态农业研究所诱导培育而成，叶柄短
小，根系发达，根长最长可达 150 cm，去污能力和抑
制蓝藻的能力均显著强于普通水葫芦[11-12]。
本研究以滇池紫根水葫芦放养区、普通水葫芦
放养区以及未放养水葫芦区域水体为研究对象，通
过对 3种水体中的可培养细菌进行分离鉴定，分析
可培养细菌群落结构与多样性，初步探讨了水葫芦
对水体细菌群落结构与多样性的影响，为进一步认
识水葫芦对水体生物多样性的影响，科学评价其在
生态修复工程中的安全性提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 样品采集：采样区位于滇池外海西侧的晖湾
水葫芦放养区。于 2013 年 9 月水葫芦生长旺盛期
分别采集紫根水葫芦放养区(ZW)、普通水葫芦放养
区(PW)以及周围未放养水葫芦区域(CK)水样，每个
区域选择 5个采样点，采集水面下 0−30 cm水样，
混合均匀。实验样品为各区域采样点的混合水样，
样品带回实验室立即进行细菌的分离。
1.1.2 培养基：牛肉膏蛋白胨培养基(NA)[13]。
1.2 细菌的分离和计数
样品经系列梯度稀释后涂布在 NA培养基上，
28 °C倒置恒温培养，5 d后统计数量。挑取具有不
同菌落形态的单菌落进一步纯化，纯化后的菌种转
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接到 NA斜面，4 °C保存。
1.3 16S rRNA 序列分析
参照文献[14]的方法提取菌株基因组 DNA。以
细菌 16S rRNA基因通用引物 PA (5′-CAGAGTTTG
ATCCTGGCT-3′)和 PB (5′-AGGAGGTGATCCAGC
CGCA-3′)进行扩增。扩增产物送上海生工生物工程
有 限 公 司 测 序 。 使 用 EzBioCloud
(http://www.ezbiocloud.net/)在线比对序列，下载相似
性 最 高 的 菌 株 序 列 。 结 合 LPSN
(http://www.bacterio.net/)在线分析各菌株的属以上分
类单位。将测定序列和获得的同源序列用 ClustalX
进行多重比对，采用 MEGA 5.0 软件包中的
Kimura2-Parameter Distance模型进行多序列匹配，
用邻接法 (Neighbor-Joining)构建系统发育树，
Bootstrap 1 000 次检测各分支的置信值[15]。NCBI
数据库中获得序列登录号为：KJ513784−KJ513879。
1.4 群落多样性分析
定义 16S rRNA基因一致性>97%作为同一分类
单位，以 Shannon-Wiener多样性指数(H′)评估 3种水
体可培养细菌的多样性。计算方法参照文献[16]。
2 结果与分析
2.1 3 种不同水体细菌的分离和计数
利用 NA培养基对 3种水体样品进行分离，共
获得了 143株菌落形态差异的细菌，其中紫根水葫
芦区(ZW) 54株，普通水葫芦区(PW) 49株，未放养
水葫芦区(CK) 40 株。所有菌株分属于变形菌门 α
亚群 (Alphaproteobacteria)、变形菌门 β 亚群
(Betaproteobacteria) 、 变 形 菌 门 γ 亚 群
(Gammaproteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)，
拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和异
常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus) 7 大类群
中。ZW、PW、CK 3 种水体细菌的数量分别为
1.35×107、8.35×106、2.70×106 CFU/L。
2.2 细菌的多样性分析
定义 16S rRNA基因相似性低于 97%时作为不
同的分类单位进行多样性计算，结果表明：分离自
紫根水葫芦区的 54个菌株可以划分为 37个不同的
分类单元，Shannon-Wiener多样性指数为 3.17；分
离自普通水葫芦区的 49个菌株可划分为 34个不同
的分类单元，Shannon-Wiener多样性指数为 3.07；
分离自未放养水葫芦区域水体的 40 个菌株可划分
为 25 个不同的分类单元，Shannon-Wiener 多样性指
数为 2.73。在属的水平上，分离自紫根水葫芦区水体
的 54株细菌分属于 7大类群的 29个属；分离自普通
水葫芦区的 49株菌分属于 6大类群的 27个属；分离
自未放养水葫芦区域水体的 40个菌株分属于 6 大类
群的 20个属(图 1)。以紫根水葫芦区细菌多样性最高，
普通水葫芦区次之，未放养水葫芦区域最低。
2.3 紫根水葫芦区水体细菌的系统发育分析
16S rRNA序列分析表明，54株紫根水葫芦区
水体细菌分属于 7大类群(表 1，图 2)。其中，23株



图 1 3 种不同水体细菌属水平的比较
Figure 1 Relative abundance of bacterial genera associated with three different water in Lake Dianchi
郑有坤等: 大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构的影响 45

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表 1 分离自滇池紫根水葫芦区水体的细菌
Table 1 List of isolates from water of planting water hyacinth with purple root (ZW) in Lake Dianchi
属名
Phylogenetic group
(Genus)
代表菌株
Representative isolate
(Accession No.)
OTU数
Number of
strains in OTU∗
最高相似序列
Nearest type strain
(Accession No.)
相似性
Sequence
identity (%)
Sphingopyxis YIM 101 1 S. wooponensis (HQ436493) 97.81
Bosea YIM 102 1 B. robiniae (FR774994) 99.04
Arenimonas YIM 103 1 A. aquaticum (GU332843) 99.04
Erythromicrobium YIM 104 2 E. ramosum (AF465837) 99.86
Microbacterium YIM 105 1 M. oleivorans (AJ698725) 98.63
YIM 106 1 M. maritypicum (AJ853910) 99.86
Rhodobacter YIM 107 4 R. johrii (AM398152) 97.26
Flavobacterium YIM 108 2 F. terrigena (DQ889724) 97.39
YIM 109 1 F. cheonhonense (GU295972) 99.56
Bacillus YIM 110 2 B. stratosphericus (AJ831841) 100
Brevundimonas YIM 111 3 B. staleyi (AJ227798) 98.63
YIM 112 1 B. intermedia (AJ227786) 98.21
YIM 113 1 B. nasdae (AB071954) 100
Niastella YIM 114 1 N. populi (EU877262) 94.35
Xanthomonas YIM 115 1 X. translucens (CAPJ01000550) 99.73
Xanthobacter YIM 116 2 X. flavus (X94199) 99.86
Rubrivivax YIM 117 2 R. gelatinosus (D16213) 99.86
Pseudomonas YIM 118 1 P. scichorii (Z76658) 99.73
YIM 119 2 P. savastanoi (AB021402) 100
Hydrogenophaga YIM 120 1 H. defluvii (AJ585993) 99.18
Azospirillum YIM 121 1 A. humicireducens (JX274435) 97.91
Novosphingobium YIM 122 2 N. subterraneum (AB025014) 100
Chitinophaga YIM 123 1 C. sancti (AB078066) 98.90
Sphingomonas YIM 124 1 S. insulae (EF363714) 97.39
Amaricoccus YIM 125 2 A. kaplicensis (U88041) 97.94
Caulobacter YIM 126 2 C. segnis (CP002008) 99.73
Herbaspirillum YIM 127 1 H. seropedicae (Y10146) 99.59
YIM 128 1 H. aquaticum (FJ267649) 99.86
Micrococcus YIM 129 2 M. flavus (DQ491453) 100
Streptomyces YIM 130 3 S. rubiginosohelvolus (AB184240) 99.86
YIM 131 1 S. fulvissimus (CP005080) 100
YIM 132 1 S. cyaneofuscatus (AY999770) 100
Variovorax YIM 133 1 V. boronicumulans (AB300597) 98.35
Kocuria YIM 134 1 K. rosea (X87756) 99.45
Pedobacter YIM 135 1 P. alluvionis (EU030688) 98.99
Shewanella YIM 136 1 S. oneidensis (AE014299) 99.45
Deinococcus YIM 137 1 D. aquaticus (DQ017708) 99.73
Note: ∗: OTUs generated a 16S rRNA percent identity value of≥97%.

属于变形菌门 α亚群(Alphaproteobacteria，35.1%)，
10株属于放线菌门(Actinobacteria，18.9%)，6株属
于变形菌门 β 亚群(Betaproteobacteria，13.5%)，
6 株属于变形菌门 γ 亚群(Gammaproteobacteria，
13.5%)，6株属于拟杆菌门(Bacteroidetes，13.5%)，
2 株属于厚壁菌门(Firmicutes，2.7%)，1 株属于异
常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)。
类群 Alphaproteobacteria 在紫根水葫芦区水体细
菌中比例最高，包括了短波单胞菌属(Brevundimonas)
等 11 个属，是分离获得的最优势菌群。10 株
Actinobacteria 类群的菌株，包括了链霉菌属
(Streptomyces)、微杆菌属(Microbacterium)、微球菌属
(Micrococcus)和考克氏菌属(Kocuria)，是分离获得的
第二优势菌群。除YIM 114与已报道菌株的16S rRNA
序列相似性低于 97%，其余菌株序列均与参比序列有
97%−100%的相似性。YIM 114与已知菌株 Niastella
populi (EU877262)序列相似性最高，为94.35%，可能代
表了新的分类单元，其分类地位有待于进一步的鉴定。
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图 2 邻接法构建的滇池紫根水葫芦区水体可培养细菌 16S rRNA 序列系统发育树
Figure 2 Phylogenetic Neighbor-Joining tree based on 16S rRNA gene sequences of cultivable bacterial from water of
planting water hyacinth with purple root (ZW) in Lake Dianchi
Note: GenBank accession numbers are shown in parentheses. Bootstrap values were calculated from 1 000 replications of Kimura
2-parameter, and bootstrap values higher than 50% are shown. The scale bar represents 0.05 changes per sequence position.
郑有坤等: 大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构的影响 47

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2.4 普通水葫芦区水体细菌的系统发育分析
16S rRNA序列分析表明，分离的 49株普通水
葫芦区水体细菌分属于 6 大类群(表 2，图 3)。其
中，14株属于变形菌门 α亚群(Alphaproteobacteria，
32.4%)， 20 株属于放线菌门 (Actinobacteria，
32.4%) ， 7 株 属 于 变 形 菌 门 γ 亚 群
(Gammaproteobacteria，14.6%)，4株属于拟杆菌门
(Bacteroidetes，8.8%)，2 株属于变形菌门 β 亚群
(Betaproteobacteria，5.9%)，2 株属于厚壁菌门
(Firmicutes，5.9%)。
类群 Alphaproteobacteria和 Actinobacteria在普
通水葫芦区水体细菌中所占比例最高，均为优势菌
群。其中类群 Alphaproteobacteria 包括了鞘氨醇单
胞菌属(Sphingomonas)等9个属。10株Actinobacteria
类群的菌株，包括了链霉菌(Streptomyces)等 8个属。
除 YIM 202与已报道菌株的 16S rRNA序列相似性
低于 97%，其余菌株序列均与参比序列有
97%−100%的相似性。YIM 202 与 Sphingomonas
changbaiensis (EU682685)序列相似性最高，为
96.03%，可能代表了新的分类单元。
表 2 分离自滇池普通水葫芦区水体的细菌
Table 2 List of isolates from water of planting wild-type water hyacinth (PW) in Lake Dianchi
属名
Phylogenetic group
(Genus)
代表菌株
Representative isolate
(Accession No.)
OTU数
Number of strains
in OTU∗
最高相似序列
Nearest type strain
(Accession No.)
相似性
Sequence
identity (%)
Sphingopyxis YIM 201 1 S. wooponensis (HQ436493) 97.81
YIM 202 1 S. changbaiensis (EU682685) 96.03
Saccharopolyspora YIM 203 2 S. gloriosae (EU005371) 99.45
Rhizobium YIM 204 1 R. taibaishanense (HM776997) 98.27
YIM 205 2 R. borbori (EF125187) 97.81
Croceicoccus YIM 206 1 C. marinus (EF623998) 97.08
Thermomonas YIM 207 1 T. brevis (AJ519989) 97.67
Bosea YIM 208 1 B. robiniae (FR774994) 99.04
Erythromicrobium YIM 209 1 E. ramosum (AF465837) 99.86
Microbacterium YIM 210 4 M. maritypicum (AJ853910) 100
Rhodobacter YIM 211 3 R. johrii (AM398152) 97.25
Flavobacterium YIM 212 2 F. reichenbachii (AM177616) 97.13
YIM 213 1 F. terrigena (DQ889724) 97.39
YIM 214 1 F. macrobrachii (FJ593904) 97.94
Bacillus YIM 215 1 B. altitudinis (AJ831842) 100
Exiguobacterium YIM 216 1 E. himgiriensis (JX999056) 98.35
Agromyces YIM 217 1 A. italicus (AY618215) 99.31
Xanthobacter YIM 218 1 X. flavus (X94199) 99.86
Simplicispira YIM 219 1 S. metamorpha (Y18618) 97.81
Pseudomonas YIM 220 2 P. koreensis (AF468452) 99.45
Novosphingobium YIM 221 1 N. subterraneum (AB025014) 100
Agrococcus YIM 222 2 A. jejuensis (AM396260) 99.86
Sphingomonas YIM 223 1 S. hankookensis (FJ194436) 97.53
Luteimonas YIM 224 2 L. aestuarii (EF660758) 98.33
Herbaspirillum YIM 225 1 H. aquaticum (FJ267649) 99.86
Micrococcus YIM 226 2 M. yunnanensis (FJ214355) 99.73
Arthrobacter YIM 227 1 A. nitroguajacolicus (AJ512504) 99.86
Aeromonas YIM 228 1 A. media (X74679) 99.45
Streptomyces YIM 229 3 S. griseorubiginosus (AB184276) 99.86
YIM 230 2 S. fulvissimus (CP005080) 100
YIM 231 1 S. cyaneofuscatus (AY999770) 100
YIM 232 1 S. sindenensis (AB184759) 99.86
Kocuria YIM 233 1 K. rosea (X87756) 99.45
Stenotrophomonas YIM 234 1 S. rhizophila (AJ293463) 99.45
Note: ∗: OTUs generated a 16S rRNA percent identity value of≥97%.
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图 3 邻接法构建的滇池普通水葫芦区水体可培养细菌 16S rRNA 序列系统发育树
Figure 3 Phylogenetic Neighbor-Joining tree based on 16S rRNA gene sequences of cultivable bacterial from water of
planting wild-type water hyacinth (PW) in Lake Dianchi
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2.5 未放养水葫芦区域水体细菌的系统发育
分析
16S rRNA序列分析表明，分离的 40株未放养
水葫芦区域水体细菌分属于 6大类群(表 3，图 4)。
其 中 ， 14 株 属 于 变 形 菌 门 α 亚 群
(Alphaproteobacteria，40%)，7 株属于放线菌门
(Actinobacteria，20%)，6 株属于变形菌门 β 亚群
(Betaproteobacteria，16%)，6株属于变形菌门 γ亚
群(Gammaproteobacteria，12%)，3 株属于拟杆菌
门 (Bacteroidetes， 8%)， 4 株属于厚壁菌门
(Firmicutes，4%)。
类群 Alphaproteobacteria 在对照区水体细菌中
所占比例最高，包括了柄杆菌属(Caulobacter)等
8 个属，为分离菌株的最优势菌群。9 株(19.2%)
Betaproteobacteria 类群的菌株在系统发育上与福格
斯氏菌属(Vogesella)、杜檊氏属(Duganella)、噬酸菌
属(Acidovorax)和 Kinneretia菌属关系密切，为次优
势类群。除 YIM 002与已报道菌株的 16S rRNA序
列相似性低于 97%，其余菌株序列均与参比序列有
97%−100%的相似性。YIM 002 与 Sphingopyxis
ummariensis (EF424391)序列相似性最高，为
96.26%，可能代表了新的分类单元。
表 3 分离自滇池未放养水葫芦区域水体的细菌
Table 3 List of isolates from non-planting sites (CK) in Lake Dianchi
属名
Phylogenetic group
(Genus)
代表菌株
Representative isolate
(Accession No.)
OTU数
No. of strains
in OTU∗
最高相似序列
Nearest type strain
(Accession No.)
相似性
Sequence
identity (%)
Sphingopyxis YIM 001 2 S. panaciterrae (AB245353) 97.81
YIM 002 1 S. ummariensis (EF424391) 96.26
YIM 003 1 S. wooponensis (HQ436493) 97.80
Duganella YIM 004 3 D. zoogloeoides (D14256) 99.59
Thermomonas YIM 005 2 T. brevis (AJ519989) 97.64
Microbacterium YIM 006 1 M. lacus (AB286030) 99.86
YIM 007 2 M. foliorum (AJ249780) 99.18
Rhodobacter YIM 008 3 R. johrii (AM398152) 97.26
Porphyrobacter YIM 009 1 P. donghaensis (AY559428) 99.45
Flavobacterium YIM 010 2 F. succinicans (AM230492) 98.07
YIM 011 1 F. macrobrachii (FJ593904) 98.08
Bacillus YIM 012 4 B. stratosphericus (AJ831841) 100
Acidovorax YIM 013 1 A. radices (AFBG01000030) 99.18
Xanthomonas YIM 014 2 X. translucens (CAPJ01000550) 99.73
Xanthobacter YIM 015 1 X. flavus (X94199) 99.86
Pseudomonas YIM 016 2 P. koreensis (AF468452) 99.45
Novosphingobium YIM 017 1 N. subterraneum (AB025014) 100
Luteococcus YIM 018 1 L. peritonei (AJ132334) 99.72
Sphingomonas YIM 019 2 S. endophytica (HM629444) 99.86
Vogesella YIM 020 1 V. indigofera (AB021385) 99.72
Caulobacter YIM 021 1 C. segnis (CP002008) 100
Sphingobium YIM 022 1 S. vulgare (FJ177535) 98.08
Steptomyces YIM 023 2 S. microflavus (AB184284) 100
YIM 024 1 S. badius (AY999783) 99.86
Kinneretia YIM 025 1 K. asaccharophila (AY136099) 99.45
Note: ∗: OTUs generated a 16S rRNA percent identity value of≥97%.
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图 4 邻接法构建的滇池未放养水葫芦区域水体可培养细菌 16S rRNA 序列系统发育树
Figure 4 Phylogenetic Neighbor-Joining tree based on 16S rRNA gene sequences of cultivable bacterial from non-planting
sites (CK) in Lake Dianchi

郑有坤等: 大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构的影响 51

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3 讨论
本文以传统的纯培养方法和基于 16S rRNA基
因序列的系统发育分析对滇池晖湾紫根水葫芦放
养区、普通水葫芦放养区以及未放养水葫芦对照区
的 3种水体可培养细菌群落结构进行研究。共分离
纯化获得细菌 143 株，其中紫根水葫芦区 54 株，
普通水葫芦区 49株，未放养水葫芦区 40株，所有
菌株分属于 Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria、
Gammaproteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、
Firmicutes 和 Deinococcus-Thermus 等 7 大类群的
48 个属(图 1)。进一步统计分析发现，放养水葫芦
区域可培养细菌无论从数量还是多样性指数均相
对未放养水葫芦区域较高，其中紫根水葫芦区最
高，普通水葫芦区次之，未放养水葫芦区域最低，
结果并未显示出水葫芦对于湖泊水体可培养细菌
多样性的不利影响。分析其主要原因可能是放养水
葫芦显著提高了水体中氮、磷的含量[8-10]，因为氮、
磷是细菌增殖的限制因子，氮、磷的增加能促进湖
泊中细菌的增殖[17]。其次，由于水葫芦具有极强的
竞争性和分泌化感物质，可以抑制浮游植物的生
长，而浮游植物群落可以显著影响水体浮游细菌的
多样性[7,18]。此外，水葫芦在生长过程中能吸收水
体中的有毒有害污染物质，且根系分泌的代谢产物
及根脱落物中含有大量有机质，为微生物提供了丰
富的营养来源，为其增殖创造了条件[9,16]。
分离自紫根水葫芦区水体的 54株细菌分属于 7
大 类 群 的 29 个 属 ， 其 中 短 波 单 胞 菌 属
(Brevundimonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)、下水
道球菌属(Amaricoccus)、红长命菌属(Rubrivivax)、
噬氢菌属(Hydrogenophaga)、贪噬菌属(Variovorax)、
砂单胞菌属(Arenimonas)、希万氏菌属(Shewanella)、
农研所丝杆菌属 (Niastella)、噬几丁质菌属
(Chitinophaga)、土地杆菌属(Pedobacter)和异常球菌
属(Deinococcus) 12个属的菌仅在该区域分离得到。
分离自普通水葫芦区的 49 株菌分属于 6 大类群的
27个属，其中根瘤菌属(Rhizobium)、Croceicoccus、
简单螺旋形菌属 (Simplicispira)、藤黄单胞菌属
(Luteimonas)、气单胞菌属(Aeromonas)、寡养单胞
菌 属 (Stenotrophomonas) 、 糖 多 孢 菌 属
(Saccharopolyspora)、壤霉菌属(Agromyces)、壤球
菌属(Agrococcus)、节杆菌属(Arthrobacter)、微小杆
菌属(Exiguobacterium) 11属为该区域特有。而分离
自未放养水葫芦区域水体的 40 株细菌也有 7 个属
的菌为其特有(图 1)。3 种水体仅有鞘氨醇盒菌属
(Sphingopyxis)、红细菌属(Rhodobacter)、黄色杆菌
属(Xanthobacter)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、
鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、假单胞菌属
(Pseudomonas)、微杆菌属(Microbacterium)、链霉菌
属(Steptomyces)、黄杆菌属(Flavobacterium)、芽孢
杆菌属(Bacillus)等 10个共有菌属。说明放养水葫芦
确实对水体可培养细菌的群落结构产生了较大的
影响，而且两种水葫芦对水体细菌群落结构的影响
也不相同。这可能与植物对根际微生物具有选择性
有关；另外，紫根水葫芦的根系发达，根长及根系
密度远大于普通的野生水葫芦，也可能是产生不同
影响作用的原因之一。
吴根福等[19]对杭州西湖水域浮游可培养异养
细菌的研究结果表明，革兰氏阴性菌在杭州西湖水
域浮游异养细菌中占到 95%，为绝对优势菌群。
Glockner F.等[20]分析了澳大利亚、俄国、德国的 3个
淡水湖泊中细菌的 16S rRNA序列，共获得 190个
序列，可分为 16个类群，其中有 15个类群为革兰
氏阴性菌。本研究中分离获得的 143株细菌中革兰
氏阳性菌占到 69%左右，为绝对优势菌群，这与有
关报道结果相似，但革兰氏阴性菌所占比例相对较
低。推测这一结果可能与放养水葫芦有关，有待于
进一步的研究证实。
本研究也获得了一批潜在的菌种资源。如鞘氨
醇 单 胞 菌 属 (Sphingomonas) 、 假 单 胞 菌 属
(Pseudomonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)、芽孢杆
菌属(Bacillus)、希万氏菌属(Shewanella)、节杆菌属
(Arthrobacter)、微球菌属(Micrococcus)等类群的微
生物被报道具有广泛的溶藻能力[21-22]。本研究中也
分离到大量这些属的细菌，这些细菌可能具有一定
的溶藻活性，有望应用于蓝藻的微生物控制中，值
得进一步的研究。另外，16S rRNA 序列分析结果
52 微生物学通报 Microbiol. China 2015, Vol.42, No.1

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表明，YIM 002、YIM 114、YIM 202这 3株菌与已
知菌株的相似性均低于 97%，可能代表了潜在的新
微生物菌种资源，其分类地位有待于进一步的鉴定。
本文首次对滇池两种水葫芦放养区水体细菌
进行了分离，并以未放养水葫芦区水体为对照，研
究了放养水葫芦对水体可培养细菌群落结构的影
响。结果表明，放养水葫芦确实对水体可培养细菌
群落结构造成了一定的影响，细菌数量和多样性均
有所增加。应该看到，尽管纯培养方法在研究环境
微生物中具有不可替代的重要作用[14]，但由于培养
方法的限制，环境中只有 0.1%−1.0%的微生物通过
常规分离方法能培养，仅占环境中微生物的极小部
分，应用传统的纯培养方法研究环境微生物群落结
构将导致严重的微生物多样性丢失[16]。因此，在今
后的研究中，有必要应用不依赖纯培养的分子生物
学方法如高通量测序技术[23]、T-RFLP技术[24]、PLFA
分析[25]对富营养化湖泊放养水葫芦水体生态系统
微生物多样性进行研究，以便更为全面的认识微生
物的群落结构，为评价水葫芦在富营养化湖泊生态
修复中的安全性提供更为充足的依据。
参 考 文 献
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JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ
征 稿 简 则
1 刊物简介与栏目设置
《微生物学通报》是由中国科学院微生物研究所和中国微生物学会主办的，以微生物学应用基础研究及技术创新与
应用为主的综合性学术期刊。刊登内容包括：工业微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、基础微生物学、农业微生
物学、食品微生物学、兽医微生物学、药物微生物学、医学微生物学、病毒学、酶工程、发酵工程、代谢工程等领域的
最新研究成果，产业化新技术和新进展，以及微生物学教学研究和改革等。设置的栏目有：研究报告、专论与综述、生
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3.2 参考文献及脚注
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超过 3人时全部列出，多于 3人时列出前 3人，后加“等”或“et al.”，作者姓前、名后，名字之间用逗号隔开)、文献名、
刊名、年卷期及页码。国外期刊名必须写完整，不用缩写，不用斜体。参考文献数量不限。
参考文献格式举例:
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脚注(正文首页下方):
基金项目： 基金项目(No. )
*通讯作者：Tel： ；Fax： ；E-mail:
收稿日期：2015-00-00；接受日期：2015-00-00；优先数字出版日期(www.cnki.net)：2015-00-00
(下转 p.63)