本文是一篇工程硕士论文，本文采用二代高通量测序技术，研究了白洋淀淀区四个采样点，分析白洋淀淀区水体中细菌、真菌以及古菌的群落结构特征，以揭示白洋淀淀区细菌、真菌和古菌群落多样性，讨论微生物群落结构与重要环境因子的潜在关系，从而阐明人类社会活动影响下白洋淀淀区水体中细菌、真菌和古菌群落结构的变化特征。
第一章绪论
1.1研究背景
湿地作为水生生态系统和陆地生态系统之间的一个过渡系统，在地球上有着广泛的分布，其主要包括湿草甸、各种咸淡水沼泽地以及一些水深不过两米的河流以及湖泊，是一个独特的生态系统。凭借着特有的结构，湿地中野生动植物众多，它不仅为动植物提供了栖息地，更是为人类提供了大量食物和水资源，我们食用的小麦、水稻皆生长于湿地，同时在维持生态平衡、保护生物多样性以及补给地下水、降解污染物等方向均起着重要作用。所以湿地是一种珍贵的自然资源，是自然界正常运作不可缺少的生态系统，对于湿地的保护我们应该极为重视。
中国是亚洲拥有最大湿地面积的国家，我国的湿地分布十分广泛，从海洋到森林，从温带到热带都有着分布，因此湿地类型众多，对于我们来说是一笔非常宝贵的财富。但由于社会的快速建设，工业化高速发展，人口大量的增长，用水量逐渐增大，各类污水的排放以及固体废物的堆放和人类社会活动对大气的影响等等，无一不使环境负担加重，生态系统遭到破坏，湿地系统也没能幸免。我国虽占到全球湿地总面积的10%，但仅占国土的5.58%，人均湿地面积更是远低于世界水平[1]。并且用水量的增加导致入淀水量减少，湿地水位不断下降，污染物的增加，导致湿地超负荷运作并破坏了其生物多样性，人类等等行为都在导致湿地逐渐萎缩，功能退化，为了实现绿色持续可发展，湿地系统保护和修复的研究迫在眉睫。
恢复自然湿地是以恢复其生态为主，因此我们需要先研究其退化的原因，查明原因后，利用物理、化学和生物等方法，减缓其退化，恢复其功能。云南高原湖滨湿地的修复，通过研究湿地功能、面积减退的原因，采取了基底改良技术、湖岸地形改造、河口湿地生态修复技术等方法，使得该湿地的功能逐渐恢复[2]。对靖江新桥沿江湿地生态进行修复，根据研究该湿地退化的原因，采取了建立湿地带状缓冲区、将水系连通，分区净化、构建绿地系统廊道等方式[3]。
1.2国内外研究进展
1.2.1高通量测序技术的国内外研究进展
四十多年前，Sanger首次建立了DNA双脱氧测序技术，完成了第一个完整基因组图谱的绘制（Sanger等，1978）。随着DNA测序技术的不断改进，现如今已达到进行一次测序便可精准测定出几千甚至上万个序列的水平了。我们现在最常用的高通量测序技术(high-throughput sequencing,HTS)主要有ABI/SLID、Illumina/Solexa以及Roche/454等二代高通量测序技术，以及现在备受学术界关注的第三代测序技术-纳米孔测序技术（Nanopore Sequencing）[13]。HTS有诸多有点，例如以下３个优点：一是利用HTS进行测序可获得大量具体的微生物群落中种类数和物种的量，还可以得到物种在群落中的丰度，非常方便之后进行数据的分析；二是高通量测序技术测序是用芯片运行的，利用平行处理的方式，同时在几百万个点上进行测序，所以也被称为大规模平行测序（massivelyparallel signature sequencing,MPSS）；三是测序的成本相比较其他的方法更低一些[14]。Maugeri等研究意大利Panarea岛浅海域热液系统中的微生物群落时利用了二代高通量测序技术，并得到清晰的结论，在不同温度下水体和沉积物中真菌群落结构多样性存在差异，并且无论是低温区域还是高温区域的优势菌类都是细菌，古菌只有极少数[15]，优势细菌分别是Chlorobium(绿菌)和Rhodovulu(小红卵菌属)，并且发现测出的一些原核生物积极地参与到了浅海热系统C、S和Fe的化学循环当中，而且还具有关键作用[16]。徐瑛等人利用二代高通量测序技术从土壤中筛选脱硫菌，从中发现了Pseudomonadales（假单胞菌目）和Rhizobi-ales（根瘤菌目）等多种脱硫菌目[17]。如今，对于环境微生物的各种研究与高通量测序技术的应用联系越来越紧密，同时在其他领域也频繁使用，例如农作物的病害研究，人体微生物多样性的研究等。在医学上Vasapolli等人利用Illum-ina MiSeq平台对从人体胃、小肠等内脏的RNA进行了基因V1-V2区的扩增，并对其进行测序，测序结果表明个体的肠胃内的菌群之间都存在一定的差异性，并且排泄物中的微生物群落与肠胃黏膜上的微生物群落不完全一样，Vasapolli等还通过研究结果总结了一种方法用来分析肠胃中的微生物群落[18]。
第二章养分输入对白洋淀不同区域水质的影响
2.1研究区域概况
白洋淀湿地是华北地区最大的淡水浅湖型生态系统，位于海河流域大清河水系中游，由143个淀泊和3700多条沟壕组成，总面积366km2,水域面积约占50%，其作为华北平原最大的淡水湿地，也是我国东部地区典型的浅水性湖泊，发挥着调节气候、蓄水兴利、旅游观景等多种重要生态功能，对华北地区具有不可替代的生态作用，被形象地称为华北之肾”。白洋淀入淀河流分为南北两支，其中南支包括潴龙河、孝义河、唐河、府河、漕河、瀑河及萍河，北支为通过白沟引河与白洋淀相连的大清河干流拒马河水系[50]。随着科技的进步，为了创造更好地生活条件，人们开始兴修水利，在河流的上游建设大坝，上游大坝的建设，和下游农田的灌溉用水，以及周边城镇居民需要大量的生活用水，使得入淀水量逐年减少[51]，目前天然河流中仅有府河、孝义河以及白沟引河有水入淀，其他河流常年干涸，无水可入淀，但经南水北调工程，将水引入瀑河后，瀑河也有水入淀，之后雄安新区的成立，为维持白洋淀的湿地生态系统，从黄河引水补给湿地[52-53]。
2.2材料与方法
2.2.1采样点的设置
本次实验在白洋淀淀区设置了4个采样点具有代表性的采样点，在承接上游府河河水的入淀口设置了一个点，设做NBB，在人流量较大的著名旅游景点嘎子村设置一个点NBD，在人口居住密集并有水产养殖的圈头设置了点NBX，最后在淀区最南部，人口稀疏的采蒲台区域设置了点NBN。所有的水样都是在远离河岸2m以上，距离水面30-40cm处所采集。本次实验的采样点分布如下（图2-1）：
2.2.2样品的采集
将从距离河岸2米，距离水面30-40厘米处采集水样，水样需是在采样点区域内不同的三个点采集后等比例混合在一起的，然后将其装至硬质玻璃瓶中。在采样的同时，用便携水质分析仪直接测定采样点水体的pH值和溶解氧含量。为防治久置导致水样理化因子数据发生变化，应尽快将水样带回实验室对剩余四项理化因子进行测定，放置在4℃的冰箱内可将其测定时间延长至两天。另一份需送至上海吉美公司进行高通量测序的水样可以先保存在-80℃左右的环境下。
第三章白洋淀淀区微生物群落结构特征..........................17
3.1材料与方法.................................17
3.1.1样品的采集与处理................................17
3.1.2数据的处理与统计........................17
第四章微生物群落多样性与环境因子关系分析..............................33
4.1材料与方法..................33
4.1.1样品的采集与处理..............................33
4.1.2数据处理............................33
第五章结论与展望........................41
5.1结论................................41
5.2展望.............................42
第四章微生物群落多样性与环境因子关系分析
4.2结果与讨论
4.2.1细菌群落多样性与环境因子关系分析
4.2.1.1群落多样性与环境因子关系分析
Pearson相关性分析结果（表4-1）显示细菌群落sobs（即OTU个数）与TN呈显著正相关。微生物的物种数在一定范围内与总氮的含量呈正相关，随之总氮含量的增加，微生物物种的数目会显著增多，经研究表明自然存在非常多以碳氮为营养原料的微生物，其中细菌占了很大的比例，所以才会有sobs与总氮呈显著正相关。经郝亚辉[99]对黄土旱塬农田土壤中碳氮磷对细菌群落的影响研究所得出结论，在同样环境下，往土壤里分别加入低浓度和高浓度的氮、磷，其呈现出低浓度中细菌群落多样性有所减少，高浓度中群落多样性有所增加。
第五章结论与展望
5.1结论
本文采用二代高通量测序技术，研究了白洋淀淀区四个采样点，分析白洋淀淀区水体中细菌、真菌以及古菌的群落结构特征，以揭示白洋淀淀区细菌、真菌和古菌群落多样性，讨论微生物群落结构与重要环境因子的潜在关系，从而阐明人类社会活动影响下白洋淀淀区水体中细菌、真菌和古菌群落结构的变化特征。结论如下：2
（1）完成了对淀区的环境因子的检测，根据所测得的理化因子，四个采样点理化因子的含量因所在区域不同而存在着一定的差异，各取样点的污染程度NBB>NBD>NBX>NBN，NBB取样点的COD、TN、TP的含量都远高于其他三个取样点，其作为府河的入淀口接纳了上游的工、农业以及生活污水，并且进入到淀区内后水流速度开始逐渐减慢，水体营养物质逐渐积累，造成NBB区域水体富营养化。从府河入淀口起一直向淀区南部，除DO以外，其他所测得理
