中科院 | Environ. Microbiol.：青海高原黑河上游浮游细菌群落结构及其与环境因子的关系

编译：微科盟奇迹，编辑：微科盟木木夕、江舜尧。
微科盟原创微文，欢迎转发转载。
导读浮游微生物在水生生物地球化学过程中起着关键作用，受多种因素的影响。本研究采用高通量测序技术对青海高原黑河流域上游水体浮游细菌群落进行了调查研究。结果表明，变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和放线菌门（Actinobacteria）是该河段的优势菌门，硫单胞菌属（Thiomonas）、酸性杆菌（Acidbacillus）、Acidocella、Rhodanobacter、酸性硫杆菌（Acidithiobacter）和Gallionella是该河段酸性矿井污水的自生菌。此外，总氮、总磷、高锰酸盐指数和pH值与浮游细菌丰度显著相关，是浮游细菌空间分布的主要限制因素。 PICRUSt推测，具有较高KOs丰度的主流微生物组合在萜类和多酮类代谢方面发挥重要作用，而具有较高KOs丰度的支流微生物组合则在免疫系统方面具有重要功能。本研究首次探讨了黑河流域浮游细菌群落组成与环境因子的关系，为黑河流域水环境的健康有序发展提供了理论依据。
论文ID
实验设计

本文插图

结果
1 环境描述8个采样点的环境特征见表1 。除温度、CODMn和As外，其他环境因子均保持一致， 8个采样点的各项指标均无显著差异（Mann-WhitneyU检验， p ＞ 0.05）。地表水温度为7.2℃~ 19.7℃ ， pH为8.27-8.45 ，属弱碱性。在干流采样点中， H3和H4的溶解氧（DO）水平较低（＜ 5.7 mg/L），而H3和H6的As水平较高（0.80 mg/ml）。主流采样点CODMn浓度为1.6-4.08 mg/L 。除总氮（TN）（均超过1.5 mg/L ，地表水V类标准），汞（Hg）（均超过0.0001 mg/L ，地表水IV类标准）以及高锰酸钾指数（CODMn）（均超过4 mg/L ，地表水III类标准）外，其他指标均符合国家地表水环境质量标准II类水标准（GB38382 2002）。支流TN、TP和Cr6+水平普遍高于干流。综合理化指标结果表明，黑河上游干流水质优于支流水质。表1.不同采样点的水质参数。

本文插图

2 浮游细菌的群落结构、丰富度和多样性去除嵌合体后，从Illumina Miseq测序中共获得556 188条序列。每个样品的覆盖率均超过99% ，说明样品中存在的大多数微生物种类都被鉴定出来了。稀疏曲线趋于饱和，表明测序深度足以支持后续的分析。表2列出的微生物多样性指数包括群落丰富度指数（Ace ，Chao）和群落多样性指数（Shannon ，Simpson）。两种测量方法在主流和支流之间均未观察到显著差异（Mann-Whitney U检验， p > 0.5）。从图1可以看出，各采样点的群落多样性指数是动态分布的。 H2的群落丰富度和多样性最大， Chao指数为2014.803 ， Shannon指数为5.529 。结果表明，黑河支流浮游细菌的总体丰度高于干流。表2.各采样点微生物多样性指数。