[發明專利]一種基于微生物完整性指數的濕地生態系統健康評價方法

在審

• 申請號: 201810408658.4
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108629502A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 朱文婷;錢瑋;吳春花;劉楹楹;劉思琦;劉金根;丁闖;張愛民
• 申請（專利權）人: 蘇州農業職業技術學院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G01N33/18
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本發明涉及一種基于微生物完整性指數的濕地生態系統健康評價方法。該方法包括：1)選擇待評價區域內能夠完整反映其整體水質和水生生態情況的多處濕地作為采樣點，測定13項指標；2)將水樣過濾，剪碎過濾后的濾膜，轉移至DNA提取的破碎管中，將得到的DNA樣品進行PCR擴增；通過不同的barcode序列區分并將總的測序讀數分配到各個樣品中去，將序列中含有模糊的堿基去除，同時去除引物錯配的以及多于6個堿基同聚物的序列，過濾掉低質量序列，去除引物序列；3)應用加權平均回歸方法得到各分類單元的最適值，然后確定各關鍵環境因子的敏感或耐受的分類單元。本發明通過生物參數分布范圍、相關性分析和判別能力分析，得到基于M?IBI的濕地生態系統健康評價體系。

技術領域

本發明屬于濕地生態系統保護技術領域，具體涉及一種基于微生物完整性指數的濕地生態系統健康評價方法。

背景技術

濕地生態系統位于水生與陸生生態系統之間，被稱為過度地帶，其承擔著調洪蓄水、降低污染物濃度和涵養水源等重要的功能，其被稱為最具生態價值、多樣性最為豐富的地帶之一。然而，隨著社會城鎮化發展，環境污染的加劇，一方面造成濕地面積的減少，另一方面造成濕地生態系統的結構破壞，引發功能衰退，表現為濕地生態系統的多樣性水平降低。這些變化會影響區域和流域的生態健康安全，甚至威脅到人類社會的健康與發展，因此，迫切需要對濕地進行生態系統的健康評價，以便采取相應的治理措施。

生物完整性指的是那些未被損壞，保持原始良好狀況的，具有能夠維持平衡且與環境相適應的生物群落的能力。生物完整性指數(indexofbioticinterity,IBI)的概念最早是由美國研究者提出來的，研究者用魚作為指示的生物群體，進行了IBI體系的構建，對河流的健康狀況進行了評價。IBI評價結果直觀、簡單、準確，且能夠被公眾所理解，因此，也被用于濕地生態健康評價。Karr應用底棲無脊椎動物完整性指數對16條河流的系統健康狀況進行了評價。Stenger利用硅藻生物完整性指數，比較了Hungary河流的健康狀況與季節變化之間的關系。我國對生物完整性指數的研究開始于上世紀90年左右，王備新等首次構建了底棲無脊椎動物完整性指數的評價指標，對安徽黃山地區的溪流進行了健康評價。經過近30年的研究、驗證和應用，IBI已經廣泛應用于水體的生態系統健康評價。

眾所周知，濕地生態系統的微生物群落是由生產者、消費者和分解者三類微生物組成，然而在已有的研究中，構建的IBI評價指數主要集中在生產者、消費者這兩部分，分解者常常被忽略。然而作為濕地生態系統的分解者主要是微生物，其與水生生態環境具有很高的相關性，它的變化甚至比物理化學指標更為敏感，它的結構特征和狀態反應了濕地生態系統對污染的消解能力，以及系統對外界干擾的恢復能力。隨著人類活動對濕地系統的干擾程度加劇，系統中生產者和消費者的種類和豐度都日趨減少，獲得數據的準確性下降，如果繼續用這些參數來表征水體的健康狀況，通常無法滿足評價要求。而在受污染的水體中，作為分解者的微生物活躍程度高，種群結構多樣性高，研究應用微生物群落作為主要對象構建IBI(microbeindexofbioticintegrity，M-IBI)指數評價體系來評估濕地系統的生態健康狀況成為一個較為值得關注的研究方向。安新麗等基于M-IBI構建了地下水生態系統的健康評價體系。這些研究結果表明，應用M-IBI來評價水體生態系統健康狀況是合理可行的。目前國內外的研究中將M-IBI用于濕地生態系統健康評估的研究較少，因此，將M-IBI引入濕地評價將是對濕地生態系統健康評估體系的補充和完善。

本發明以蘇州市15個濕地為研究對象，按照其水系分布特征和功能劃分，設置代表性采樣點采集水樣(其中5個作為參照點，10個濕地的20個采樣點作為評價點，每個樣點采集三年)，然后分析各采樣點微生物群落結構(包括物種數目、密度、香農威納指數和均勻度指數等)和水環境理化因子特征，比較各采樣點微生物群落和物種組成的差異性，并且以微生物為生物對象，運用M-IBI的綜合評價指標體系，對蘇州范圍內的10個濕地生態環境健康狀況進行評估，為蘇州濕地生態系統健康的維護和管理提供基礎數據，并可以為其它生態系統健康評價提供一定的參考。

發明內容