调水和季节变化对河流沉积物古菌群落的影响

采用高通量测序方法分析了汾河引黄河段沉积物中古菌群落的组成、相对丰度、多样性,及其与环境因子之间的相关性,揭示引黄调水和季节变化对古菌群落结构的影响.结果表明：冬季时水体SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、K⁺等离子浓度、EC、TDS （总溶解固体含量）、沉积物碱解氮和速效磷含量是影响古菌群落结构的主要环境因子,夏季时沉积物pH值、有机质和速效磷含量是主要环境因子.黄河水汇入后河流沉积物中出现了上游未检测到的古菌类群,如TMEG （norank_f_Terrestrial_Miscellaneous_Group）、洛基古菌等.引黄还可以使甲烷杆菌和海洋古菌等在不适宜其生存的时期活跃起来,丰度明显增加.冬季引黄河段古菌数量增加,多样性提高,夏季则相反.季节变化改变了古菌群落的空间相似关系,然而引黄的贡献较季节变化大.研究河段沉积物中古菌群落组成丰富,包含多种至今未被分类定义的古菌.     

引黄对受水河段沉积物微生物群落的影响

人类活动可明显降低地表水体水环境质量,同时对水生态系统产生深刻的影响.本文基于16S rRNA高通量测序技术,研究了引黄调水对汾河受水河段沉积物微生物群落组成、结构和多样性的影响,探讨了引水对沉积物中微生物群落的影响机制.结果表明,黄河水的引入使汇入口处沉积物中微生物群落多样性水平升高,并带来新微生物物种硫杆菌属、厌氧绳菌属和亚硝化单胞菌属,新增菌种不仅在下游逐渐适应环境,而且通过上溯扩张使汇入口上游河段沉积物微生物群落发生改变.引黄间歇期受水河段沉积物微生物群落逐渐恢复,优势菌转化为芽孢杆菌,乳球菌的丰度相应增加,硫杆菌属消失.丛毛单胞菌在汾河受水河段沉积物环境中较为稳定,而硫杆菌、芽孢杆菌和乳球菌容易受到引黄的影响,其主要环境影响因素为水体矿物质含量及沉积物有机质、全氮、碱解氮和全钾.间歇期支流汇入使芽孢杆菌退化,丧失绝对优势地位,而蓝藻大量繁殖成为优势种.引黄期支流汇入后,硫杆菌属和厌氧绳菌属分别成为汇入点下游的优势菌和亚优势菌.     

北运河沉积物中主要脱氮功能微生物的群落特征

应用分子生物学技术研究北运河沉积物中主要脱氮功能微生物,反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌(Anammox)的群落特征,探讨了微生物群落的季节变化及其与环境因子的响应关系.结果表明,沉积物中反硝化细菌和Anammox的丰度和群落组成随季节变化差异显著.从夏季到冬季,反硝化细菌丰度逐渐增加,Anammox的丰度却逐渐降低;反硝化细菌的多样性均显著的高于Anammox的多样性,反硝化细菌是北运河沉积物中主要的脱氮微生物.从夏季到冬季,沉积物中氮和TOC含量均逐渐升高,温度是决定脱氮微生物群落特征季节变化的关键因子,TN与反硝化细菌的群落丰度显著正相关,C/N与Anammox的丰度显著正相关;反硝化细菌的群落结构主要受到硝氮和pH的影响,pH也是影响Anammox物种时空分布的主要因子.系统发育分析表明,两种脱氮微生物的主要类群均具有较高的耐污性和良好的脱氮效率,反硝化细菌主要从属于Pseudomonas和Halomonas, Anammox物种发育多样性较低,主要为浮霉菌门的Candidatus Brocadia.     

再生水河道浮游微生物多样性季节变化分析:以北运河为例

浮游微生物作为分解者在城市水生生态系统发挥重要作用,但外界环境变化显著影响其在污染物降解和转化过程的作用.以高度人工化的北运河为研究区域,利用16S rRNA高通量测序结果分析了浮游微生物群落结构的季节变化,以揭示以再生水为主要补给水源的城市河道浮游微生物多样性季节变化机制及其与环境因子的响应关系.结果表明,浮游微生物群落多样性和群落结构组成存在显著的季节变化.季节性降雨和再生水补给物理扰动过程引起的水体扩散能力增强是夏季α多样性显著高于春季的直接原因,同时减弱了夏季浮游微生物群落多样性空间分化程度.季节性径流和温度是影响高度人工化城市河道水文水质季节变化的主要原因,由于季节性径流和温度变化引起的ČNO₂^--N和TP变化是河道浮游微生物多样性变化的主要原因.春季季节性断流导致的北运河水体还原性状态,使得春季水体中富集的细菌大都为厌氧菌,如与溶解性有机物降解有关的拟杆菌门（Bacteroidetes）和与反硝化过程有关的纤细菌门（Gracilibacteria）等.而夏季季节性径流和频繁降雨以及河道闸坝、闸门开闭频率增高引起的水体复氧能力增强,一方面显著缓解河道营养物质污染,另一方面使得夏季水体中富集的细菌大多为好氧菌或兼性厌氧菌,如具有嗜高温特性的蓝藻（Cyanobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）等自养微生物,以及在污染物降解转化过程中有重要作用的酸杆菌门（Acidobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）等.研究结果对以再生水为补给水源的城市河道污染治理和生态修复有实际指导意义.     

水沙环境变化对季节性多沙河流沉积物菌群特征的影响

为辨析沉积物粒度特征、氮磷含量及上覆水水质3类环境因子,对季节性多泥沙河流沉积物细菌群落多样性和结构特征变化的影响,采用T-RFLP技术分析了不同水文时期渭河(陕西段)流域沉积物细菌群落结构变化特征,并通过冗余分析和蒙特卡罗检验识别了不同时期的关键环境驱动因子.结果表明,不同水文时期渭河水沙环境差异显著.丰水期沉积物TN含量升高了1~2个数量级,且空间差异明显减小(RSD=17%).沉积物中的氮磷比受上覆水氮磷比影响较大,两者之间在丰水期呈现出一定的正相关关系(0.687,P=0.6).渭河干流沉积物细菌群落Shannon多样性指数在2.02~3.18之间,不同时期的沿程变化特征各异.相对平水期和枯水期,丰水期渭河沉积物细菌多样性的空间差异最大(RSD=37.4%),不同点位优势群落结构组成的Bray-Curtis相似度最低(17.4%).PAT比对表明优势细菌大多归属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).沉积物氮磷含量对细菌群落变化的影响,在平水期和枯水期较为直接.上覆水水质对不同水文时期沉积物菌群变化解释度的贡献占比超过60%,对丰水期沉积物微生物环境的影响尤其显著.     

黑河上游不同植被类型土壤细菌群落多样性、功能及季节动态

土壤微生物群落与植物群落间的作用机制是探究生物地球化学循环过程和维持植被生态系统稳定的关键.黑河上游植被的垂直分布特征明显,选取垫状植被（CV）、灌丛草甸（HM）、森林草原（FS）、山地干草原（MS）和荒漠草原（DG）共5种典型植被样地,运用高通量测序技术分析冬、夏季不同植被类型土壤细菌的群落结构和多样性,基于FAPROTAX数据库进行群落功能预测,运用冗余分析、结构方程模型探讨驱动土壤细菌群落的主要环境因子,并揭示细菌群落变化的作用机制与季节差异.结果表明：①不同植被类型和季节下土壤理化性质差异显著,各指标随土壤深度的变化规律不同,森林草原（FS）的土壤含水率和碳氮养分含量更高;②细菌群落α-多样性指数在季节间的差异（P<0.05）大于植被类型（P>0.05）,冬季群落丰度整体高于夏季,物种多样性在冬季随海拔呈"倒U "型分布,夏季呈" W"型分布;③细菌群落结构和组成在门水平上无显著差异,优势种群为酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）,但在属水平上随季节有明显不同;④土壤细菌群落的功能随植被类型和季节变化较小,均以化能异养、硝化和氨氧化作用为主;⑤影响细菌群落的关键因子存在季节差异,冬季为土壤温度（ST）、总有机碳（TOC）和pH,夏季为土壤含水率（SWC）、碳氮比（C/N）和pH;⑥土壤细菌群落受彼此关联的环境因子的协同作用,土壤理化性质对细菌群落多样性和功能的影响较植被类型更直接,改善土壤的碳、氮水平有助于提升细菌的物种和功能多样性.研究结果可为探索区域植被退化机制和维持高寒生态系统稳定提供参考.     

调蓄水库细菌群落季节变化特征与影响因素

为探究调蓄水库水体细菌群落的季节变化特征与影响因素.以引黄济青工程的唯一调蓄水库——青岛棘洪滩水库为研究对象,采用高通量测序技术,结合水质分析指标,探究细菌群落结构以及与环境因子的关系.结果表明,细菌群落多样性和丰富度夏季最高,冬季最低,进水口高于出水口.细菌群落结构组成春季与冬季相似,夏季与秋季相似.Actinobacteriota(6.63%～57.38%)、 Proteobacteria(11.32%～48.60%)、 Bacteroidota(5.05%～25.74%)和Cyanobacteria(0.65%～24.74%)为优势菌门,Chloroflexi、 Dependentiae、 Fusobacteriota和Margulisbacteria相对丰度秋季最高,冬季最低;Patescibacteria和Myxococcota相对丰度夏季最高,冬季最低;Acidobacteria相对丰度春季最高,冬季最低;hgcI＿clade(3.72%～34.66%)、CL500＿29＿marine＿group(0.31%～20.13%)和Limnohabitans(0.16%～10.3...     

嘉陵江不同干扰断面河道沉积物细菌群落多样性

为探究不同人为扰动对自然河流生态环境的影响,以嘉陵江河道沉积物细菌群落为研究对象,利用高通量测序技术分析工程干扰、支流干扰、采砂干扰、垦殖干扰和无干扰断面河道沉积物细菌的群落组成和功能变化.结果表明,嘉陵江不同干扰断面河道沉积物理化性质和细菌群落多样性均具有显著差异(P<0.05).无干扰断面细菌群落多样性最高,同时,采砂干扰和无干扰断面细菌群落均匀度最高,而支流干扰和垦殖干扰均导致细菌群落多样性和均匀度降低.工程干扰对细菌群落组成的影响显著区别于其他4种干扰断面.细菌优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和绿弯菌门(Chloroflexi),优势菌纲为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)和Vicinamibacteria纲.采砂干扰导致放线菌门增加,工程干扰促进了酸杆菌门的增加.含水率、有机碳、总氮和总磷是影响沉积物微生物群落变化的主要环境因子.细菌群落主要涉及新陈代谢、遗传信息处理、环境信息处理和细胞过程这4类一级...     

缙云山柑橘林土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)及酶活性的季节变化特征

土壤微生物和土壤酶作为土壤生态环境最重要的组成成分,对环境变化敏感.本文以缙云山柑橘林为研究对象,采用磷脂脂肪酸法并结合主成分分析方法,分析季节更替对柑橘林土壤表层(0~20 cm)的土壤微生物数量、群落结构特征及酶活性等的影响.结果表明:1季节更替对土壤微生物有显著影响(P0.05),16:0、i17:0、16:1 2OH、18:0、cy19:0ω8c、i17:1ω9c或16:0 10-methyl为4个季节共有PLFAs,含量之和分别占PLFAs的49.57%、41.63%、35.41%和38.05%.各微生物种类中,细菌PLFA比例最高,其次为真菌PLFA,放线菌PLFA比例最低,且均具有显著的季节变化特征,柑橘林土壤PLFAs总量变幅为6.868~24.085 nmol·g-1,大小顺序为春季秋季冬季夏季,细菌PLFAs、G-、G+及放线菌PLFAs也呈现一致的变化规律,但真菌PLFAs则表现为秋季最高,其次是冬季和夏季,春季最低.季节更替对微生物群落多样性指数亦产生显著影响,丰富度指数(R)随季节变化依次为春冬秋夏,多样性指数(H')随季节变化表现出冬秋春夏,均匀度指数(J)表现为夏秋冬春,优势度指数(D)则随季节表现为直线升高的变化趋势.2土壤脲酶随季节变化表现为夏季春季秋季冬季;土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性随季节变化均表现为秋季最高,其次是春季、夏季,冬季最低.3主成分分析结果表明细菌PLFAs、G+、G-、放线菌PLFAs和总PLFAs对土壤肥力贡献最大,其次是蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和真菌PLFAs,贡献最小为脲酶.     

不同季节尾水排放对河道细菌群落结构的影响

为探究不同季节尾水排放对河道细菌群落结构及多样性的影响,以常州市深水城北污水处理厂尾水、排放河道为例,利用Illumina Miseq高通量测序技术分析细菌群落结构,并分别讨论了不同季节尾水对河道水质、细菌群落结构及多样性的影响,分析细菌群落结构与水质的相关性.结果表明:①尾水增加了夏季、秋季河道的NO₃--N、TN浓度.②由于尾水的排放,使夏季、秋季河道细菌多样性下降.③共检测到43个门,其中变形菌门（Proteobacteria）为最优势菌门,平均占比为60.11%,其次为放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,尾水主要影响夏季、秋季河道Proteobacteria的相对丰度,其中假单胞菌属（Pseudomonas）夏季增加49.14倍,秋季减少0.95倍;鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）夏季增加6.63倍,不动杆菌属（Acinetobacter）秋季减少0.98倍.④TN浓度对细菌菌属分布影响最大,其与微球菌属（Micrococcaceae）、Hgcl_clade呈负相关;与盐单胞菌属（Halomonas）呈正相关.研究显示,尾水排放对河道的影响主要表现在夏季和秋季,使NO₃--N、TN浓度显著上升,而使细菌多样性下降,对河道Proteobacteria下的Pseudomonas、Acinetobacter、Sphingomonas相对丰度影响较大,水中的细菌分布主要受TN浓度影响.      

黄浦江原水中土臭素冬季超标机制研究

基于黄浦江原水中土臭素浓度出现的季节性超标现象,采用高通量测序技术对比分析了夏、冬季微生物群落结构差异,发现夏、冬季水样中微生物群落结构差异显著.土臭素浓度较低的夏季水样中相对丰度较高的微生物为Microcystis、Synechococcus等蓝藻类微生物,其与嗅味物质的合成相关且易于汇集到沉积物内,导致夏季水样与冬季沉积物微生物种群相关;冬季水样中丰度较高的微生物主要为Flavobacterium、Candidatus Pelagibacter、Limnohabitans等水华蓝藻分解微生物,由此推测夏季增殖并汇集于沉积物的水华蓝藻分解是导致原水冬季土臭素超标的主要原因.本研究基于微生物种群结构分析提出了冬季原水中嗅味物质超标的可能机制,为饮用水原水嗅味污染控制提供了理论参考.     

Spatial and temporal dynamics of microbial community composition and factors influencing the surface water and sediments of urban rivers

The temporal and spatial characteristics of urban river bacterial communities help us understand the feedback mechanism of bacteria to changes in the aquatic environment.The Fuhe River plays an important role in determining the water ecological environment of Baiyangdian Lake.16S rRNA gene sequencing was used to study the microbial distribution characteristics in the Fuhe River in different seasons.The results showed that some environmental factors of the surface water (ammonia nitrogen (NH_...     

黄河沉积物中多环芳烃的分布特征及来源分析

根据黄河干流和支流沉积物中多环芳烃(PAHs)的含量,分析了PAHs分布特征.结果表明,黄河支流沉积物中PAHs污染明显大于干流,其顺序为依洛河>汾河>蟒河.PAHs的种类与芳环数分布情况表明,黄河支流中的PAHs主要来源于石油烃类污染,依洛河也存在部分矿石燃料煤不完全燃烧的热解成因.沉积物有机污染物风险评价的结果表明,3条支流处于高生态风险区,对该地区的生物具有较大的不利影响.      

亳清河水体细菌群落的结构和分布特征

城镇生活和工业生产均会对水生环境中细菌群落的结构和分布产生影响.亳清河是黄河小浪底水库的重要支流,流经铜尾矿库和城镇,为了厘清亳清河水体中的细菌群落结构和分布特征,通过采集亳清河沿线具有空间代表性的水体样品,分析亳清河水体中细菌群落的多样性特征,探讨了其与重金属等环境因子的响应关系.结果表明,亳清河下游细菌群落丰富度和多样性高于上游,表现出先降后升的趋势,在汇入小浪底水库之前达到峰值,在铜尾矿库及其附近水体中具有最低的群落丰富度和多样性;变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)和不动杆菌属(Acinetobacter)、Limnohabitans、假单胞菌属(Pseudarthrobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)分别是亳清河水体中的主要优势菌门和主要优势菌属;不动杆菌属在城镇水体中具有最高的相对丰度,其与TC显著正相关;黄杆菌属与As具有共现性且显著正相关,As对亳清河流域致病菌的传播可能具有促进作用.研究结果对多因素影响下的水体健康评估具有重要...     

面源污染诱导嘉陵江沉积物中细菌群落结构与功能异变

通过分析嘉陵江沉积物中细菌群落多样性变化,揭示面源污染对嘉陵江水环境的影响,为嘉陵江流域的环境保护与资源利用提供依据.于2020年12月在嘉陵江面源污染型支流的入江口采集非面源污染样品、面源污染样品和面源污染干扰样品这3种类型沉积物.利用高通量测序技术分析嘉陵江不同类型沉积物中细菌群落结构、多样性及功能类型.结果表明：嘉陵江不同类型沉积物的理化性质和细菌群落多样性均存在显著性差异(P<0.05).沉积物细菌的优势菌群为变形菌门,其次为蓝藻菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门(相对丰度>1%),面源污染导致蓝藻菌门显著减少,促进酸杆菌门显著增加(P<0.05).水解氮、总氮、有机碳和pH值为嘉陵江沉积物细菌群落变化的主要影响因子.沉积物细菌群落主要涉及到了细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理和新陈代谢4类一级代谢功能,二级功能在全局及概要图、碳水化合物代谢、氨基酸代谢和能量代谢等18类基因功能方面表现活跃,面源污染诱导了脂质代谢、外源生物降解与代谢、折叠、分类和降解和膜运输等主要二级功能发生异变(P<0.05).综上所述,面源污染造成沉积物细菌群落结构与功能发生变化...