现代地质 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (01): 104-116.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.009
滕田田1,2(), 苏新1,2(
), 刘浩东1,2, 崔鸿鹏1,2, 陈芳3, 程思海3, 杨胜雄3, 王宏斌3, 梁金强3, 苏丕波3
收稿日期:
2019-07-30
修回日期:
2019-10-20
出版日期:
2020-03-05
发布日期:
2020-03-07
通讯作者:
苏新
作者简介:
苏 新,女,教授,博士生导师,1957年出生,微体古生物和海洋地质专业,主要从事微体古生物、海洋地质和天然气水合物调查与研究。Email: xsu@cugb.edu.cn。基金资助:
TENG Tiantian1,2(), SU Xin1,2(
), LIU Haodong1,2, CUI Hongpeng1,2, CHEN Fang3, CHENG Sihai3, YANG Shengxiong3, WANG Hongbin3, LIANG Jinqiang3, SU Pibo3
Received:
2019-07-30
Revised:
2019-10-20
Online:
2020-03-05
Published:
2020-03-07
Contact:
SU Xin
摘要:
中国南海东沙一带冷泉发育,但目前国内外对深海冷泉区微生物研究甚少,特别是缺乏利用高通量测序的记录。对东沙深海冷泉区973-5站位(该站位水深约3 000 m)长约935 cm的重力岩心进行了高通量分析。结果显示:该站位微生物细胞丰度为5.3×108~34.0×108个/g,随深度变深而增加,其变化趋势与甲烷含量变化可对比,与粒度、有机碳的变化也具有相关性。测序结果显示,岩心中主要古菌类群是MBGB(39.9%)、C3(15.8%)以及ANME-1(12.0%),随着深度的变化群落组成有所改变。硫酸盐-甲烷界面(SMI,760 cm)上下出现了大量的MBGB和ANME-1类群,pH也不断增加,暗示了这一区域存在不断增强的甲烷厌氧氧化作用。岩心底部出现了一定量的ANME-1和ANME-2类群,暗示除了在SMI附近甲烷氧化和硫酸盐还原反应强烈,其下部可能还有水合物的分解与甲烷的上涌,为ANME类群生存提供了营养物质。与东沙海区其他站位相比,973-5站位的甲烷通量较高,但没有发现产甲烷菌,推测该区沉积物中高浓度的甲烷来源为周边浅部或深部断裂系统运移供给。
中图分类号:
滕田田, 苏新, 刘浩东, 崔鸿鹏, 陈芳, 程思海, 杨胜雄, 王宏斌, 梁金强, 苏丕波. 南海东沙深海冷泉区973-5重力柱沉积物古菌多样性[J]. 现代地质, 2020, 34(01): 104-116.
TENG Tiantian, SU Xin, LIU Haodong, CUI Hongpeng, CHEN Fang, CHENG Sihai, YANG Shengxiong, WANG Hongbin, LIANG Jinqiang, SU Pibo. Archaeal Diversity in Sediments of Core 973-5 from Deep-sea old Seep,Dongsha Area in South China Sea[J]. Geoscience, 2020, 34(01): 104-116.
样品编号 | 深度/cm | 样品编号 | 深度/cm |
---|---|---|---|
973-5-1 | 20 | 973-5-11 | 560 |
973-5-2 | 70 | 973-5-12 | 610 |
973-5-3 | 90 | 973-5-13 | 660 |
973-5-4 | 145 | 973-5-14 | 715 |
973-5-5 | 195 | 973-5-15 | 755 |
973-5-6 | 245 | 973-5-16 | 795 |
973-5-7 | 295 | 973-5-17 | 800 |
973-5-8 | 395 | 973-5-18 | 805 |
973-5-9 | 460 | 973-5-19 | 855 |
973-5-10 | 510 | 973-5-20 | 915 |
表1 973-5岩心微生物样品取样编号及对应深度
Table 1 Sample number and corresponding depth of microbial samples in core 973-5
样品编号 | 深度/cm | 样品编号 | 深度/cm |
---|---|---|---|
973-5-1 | 20 | 973-5-11 | 560 |
973-5-2 | 70 | 973-5-12 | 610 |
973-5-3 | 90 | 973-5-13 | 660 |
973-5-4 | 145 | 973-5-14 | 715 |
973-5-5 | 195 | 973-5-15 | 755 |
973-5-6 | 245 | 973-5-16 | 795 |
973-5-7 | 295 | 973-5-17 | 800 |
973-5-8 | 395 | 973-5-18 | 805 |
973-5-9 | 460 | 973-5-19 | 855 |
973-5-10 | 510 | 973-5-20 | 915 |
图2 973-5站位岩心岩性、地球化学参数、细胞丰度及古菌类群在不同深度的分布 (a)岩性柱及分段; (b)岩心中砂、 粉砂、黏土的百分含量; (c)岩心甲烷浓度和S2-质量分数随深度的变化; (d)岩心pH和总有机碳含量随深度的变化; (e)岩心中细胞 个数随深度的变化;(f)岩心古菌类群组成; (g)岩心中古菌类群在不同深度的分布 缩写(Abbreviations) : ANME, Anaerobic Methanotrophs; C3, C3 Group; MBGB/D/E, Marine Benthic Group B/D/E; MCG, Miscellaneous Crenarchaeotic Group; MHVG, Marine Hydrother-mal Vent Group; SAGMEG, South Africa Gold Mine Crenarchaeotic Group; TMEG, Terrestrial Miscellaneous Euryarchaeotal Group
Fig.2 Profile of lithology, geochemical paraments, cell abundance and distribution of archaeal communities of core 973-5.
图5 基于Bray-Curtis距离的各深度古菌类群非度量多尺度(NMDS)分析
Fig.5 Non-metric multi-dimensional scaling (NMDS) analysis of archaeal groups in different depths based on Bray-Curtis Similarity
参数 | 相关性/显著性 | 深度 | 总有机 碳含量 | 细胞 个数 | pH |
---|---|---|---|---|---|
深度 | Pearson相关性 | 1 | |||
显著性(双侧) | |||||
有机碳 含量 | Pearson相关性 | -0.125 | 1 | ||
显著性(双侧) | 0.598 | ||||
细胞个 数 | Pearson相关性 | 0.376 | -0.132 | 1 | |
显著性(双侧) | 0.102 | 0.578 | |||
pH | Pearson相关性 | 0.650** | -0.034 | 0.386 | 1 |
显著性(双侧) | 0.002 | 0.887 | 0.093 |
表3 973-5站位深度、总有机碳含量、微生物细胞丰度、pH间相关系数
Table 3 Correlation coefficients in depth, TOC content, cell abundance and pH of core 973-5
参数 | 相关性/显著性 | 深度 | 总有机 碳含量 | 细胞 个数 | pH |
---|---|---|---|---|---|
深度 | Pearson相关性 | 1 | |||
显著性(双侧) | |||||
有机碳 含量 | Pearson相关性 | -0.125 | 1 | ||
显著性(双侧) | 0.598 | ||||
细胞个 数 | Pearson相关性 | 0.376 | -0.132 | 1 | |
显著性(双侧) | 0.102 | 0.578 | |||
pH | Pearson相关性 | 0.650** | -0.034 | 0.386 | 1 |
显著性(双侧) | 0.002 | 0.887 | 0.093 |
站位 | 水深/m | 细胞丰度/(106个/g) | 有机碳含量/% | 甲烷浓度/(μmol/l) | 甲烷含量/(μl/kg) |
---|---|---|---|---|---|
973-5(本文) | 2 998 | 530~3 400 | 0.4~1.0 | 311.7~76 633.6 | 2.93~721.26 |
CL11[ | 1 607 | 21.3~104.7 | 0.8~1.2 | - | 0~1 400 |
DSH-1[ | 3 009 | 0.5~9.6 | 0.5~0.8 | 1.59~20.34 | - |
GMGS2-08[ | 798 | 515~2 135 | 0.5~1.5 | 0~39 300 | - |
表4 东沙973-5、CL11、DSH-1站位微生物细胞丰度(AODC法)、总有机碳含量、甲烷浓度、甲烷含量的对比
Table 4 Cell abundance (AODC method), TOC content, concentration of methane, content of methane in core 973-5, CL11, DSH-1 in Dongsha area
站位 | 水深/m | 细胞丰度/(106个/g) | 有机碳含量/% | 甲烷浓度/(μmol/l) | 甲烷含量/(μl/kg) |
---|---|---|---|---|---|
973-5(本文) | 2 998 | 530~3 400 | 0.4~1.0 | 311.7~76 633.6 | 2.93~721.26 |
CL11[ | 1 607 | 21.3~104.7 | 0.8~1.2 | - | 0~1 400 |
DSH-1[ | 3 009 | 0.5~9.6 | 0.5~0.8 | 1.59~20.34 | - |
GMGS2-08[ | 798 | 515~2 135 | 0.5~1.5 | 0~39 300 | - |
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