碧流河水库细菌群落结构特征及其关键驱动因子

为了解碧流河水库细菌群落结构及其多样性变化,探讨环境因子对其的影响,于2016~2017年应用16S r DNA高通量测序技术,分析比较了碧流河水库一年周期内4个季节的细菌群落结构及其多样性差异,使用冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨水体环境因子与细菌群落结构及其多样性的关系.结果表明,全年碧流河水库细菌群落多样性指数(ShannonWiener指数)平均达6.9,冬季夏季春季秋季.序列比对结果显示,除了分类地位不明确的菌群和稀有菌群外,共发现了细菌44门115纲184目368科865属,优势菌门为变形菌门Proteobacteria 34.16%,蓝菌门Cyanobacteria 24.35%,放线菌门Actinobacteria 13.35%,拟杆菌门Bacteroidetes 12.42%.优势菌门变形菌门中优势菌纲为β-变形菌纲β-Proteobacteria18.34%,优势菌属为unidentified_Chloroplast 17.73%;RDA结果表明不同菌群受环境因子影响不同,悬浮物(TSS)、透明度(SD)、酸碱度(p H)、活性磷(ADP)、溶氧(DO)、总磷(TP)、亚硝酸氮(NO-2-N)为影响群落分布主要的环境因子,其中夏季菌群与NO-2-N、ADP、TP和TSS显著正相关.     

生境过滤驱动庞泉沟华北落叶松林土壤真菌群落的构建过程

随机过程和确定过程的权衡作用对群落构建的影响机制是群落生态学研究的中心议题,也是目前群落生态学最具争议的问题.本研究以关帝山庞泉沟自然保护区华北落叶松林土壤真菌群落为研究对象,探讨确定过程和随机过程的权衡作用在局域尺度对土壤真菌群落构建的影响机制.通过土壤理化因子和优势真菌门的相关分析、冗余分析以及结构方程模型分析,表明土壤理化因子和地上植被多样性对真菌群落结构有显著影响,并且林下植被多样性对真菌群落结构的直接影响最大(1.185 8).由此推断确定过程对真菌群落的构建有一定的影响.真菌群落的β多样性表现为距离衰减的生物地理分布格局,由此推断随机过程(扩散限制)对真菌群落的构建有一定的影响作用.通过构建零模型分析,表明确定过程对真菌群落演替的贡献远大于随机过程,是本研究区真菌群落构建的主要驱动因子.并且确定过程的相对重要性随着海拔梯度而动态变化.由于零偏差值在本研究区都为负值,观测值的相似性小于期望值的相似性,由此推断生境过滤是群落构建的驱动因子.综上,确定过程和随机过程的权衡作用驱动了本研究区真菌群落的构建过程,且确定过程起主导作用.     

石油污染对场地中细菌群落的影响及其反馈机制

石油污染场地细菌群落的组成与分布差异性较大,且受多种因素影响.石油污染过程如何驱动场地中细菌群落变化仍然不明确,石油污染场地的细菌群落组装过程仍待研究.为了探明石油污染场地细菌群落结构及其与污染物之间的关系,以甘肃省某石化场地为研究区域,调查了油泥、石油污染土壤、未污染土壤及受污染含水层中沉积物的石油浓度、细菌群落结构多样性及其群落组装过程.结果表明:在好氧环境下,高石油浓度的油泥环境可以选择出具有降解石油能力的基因型（alkB基因和nah基因）,油泥环境中好氧降解基因拷贝数高达107 copies/g;而在含水层沉积物等厌氧环境下,好氧降解石油的基因拷贝数仅为106 copies/g,ass和bamA等厌氧降解基因也没有在厌氧环境中得到高效表达.石油污染土壤后,细菌群落的α-多样性降低,且与石油浓度呈显著负相关（P < 0.05）.与未污染土壤相比,油泥和受污染沉积物中细菌群落α-多样性降低了50%左右,而石油污染土壤中细菌群落的α-多样性降低了大约33%.在油泥、石油污染土壤和未污染土壤等地表环境中,群落组装主要受多样化和漂变等随机性过程主导,而与污染程度无关.在受污染含水层沉积物等厌氧环境中,微生物的群落组装主要受环境选择、种间竞争等确定性过程主导.研究显示,石油污染场地中的细菌群落多样性主要受石油浓度驱动,但是其对环境的反馈,例如降解基因的选择、群落组装过程等则需要较高的石油浓度才有所显示.      

亚热带城市河流浮游细菌群落的季节演替及构建机制

细菌是河流生态系统的重要组成部分,在污染物降解、物质循环和能量流动等方面扮演着重要角色.然而亚热带城市河流细菌群落的季节演替和构建机制(确定性和随机性过程)仍不明晰.以流溪河及广州珠江段为研究对象,采用16S rRNA高通量测序分析探讨了不同季节(丰水期和枯水期)水体细菌群落的变化及其构建机制.结果表明：不同季节水体细菌群落的组成存在显著差异,丰水期,变形菌门和异常球菌-栖热菌门的丰度更高;而枯水期,拟杆菌门和厚壁菌门的丰度更高.细菌群落的α和β多样性同样具有显著的季节差异,T、NH₄⁺-N、TOC、pH、EC、DO、NO₃^--N和DSi是影响细菌群落季节变化的主要环境因子.水体细菌群落的生态网络具有典型的模块化结构,物种间以正相关作用(合作关系)为主,且丰水期物种间的合作关系强于枯水期.随机性过程主导了细菌群落的构建,尤其以扩散限制贡献最大,且细菌群落在枯水期面临的扩散限制要高于丰水期.     

澜沧江流域浮游细菌群落结构特征及驱动因子分析

为探究澜沧江流域的浮游细菌群落结构特征及驱动因子,应用16S rRNA高通量测序技术,分析了2017年2月澜沧江流域浮游细菌群落结构特征,并采用Pearson相关性分析(Pearson correlation analysis)和冗余分析(RDA)识别了澜沧江自然河道段和水库段浮游细菌群落结构变化的关键环境因子.结果表明,自然河道段ACE指数和Shannon指数均高于水库段,造成自然河道段和水库段浮游细菌多样性变化的主要环境因子为水温(WT)、溶解氧(DO)、浊度(Tur)、高锰酸盐指数(permanganate index)、p H和总氮(TN).对16S rRNA V3和V4测序,得到用于物种分类的OTU数共26772,涵盖了浮游细菌群落共45门,965属.菌群分类发现,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)为优势门,其中变形菌门(Proteobacteria)含量相对丰富,占细菌群落的36%~94%.澜沧江流域变形菌门(Proteobacteria)主要包括α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria),分别占变形菌门(Proteobacteria)的比例为0.39%~21.56%、0.39%~55.80%和31.09%~99.18%.澜沧江水体浮游细菌群落空间差异明显,影响浮游细菌群落结构变化的环境因子主要为WT、高锰酸盐指数、Tur、DO和TN.自然河道段和水库段影响浮游细菌群落结构的环境因子不同,DO和Tur是影响自然河道段浮游细菌群落结构的关键环境因子,而水库段浮游细菌群落结构主要受WT、高锰酸盐指数和TN的影响.     

金泽水库上游来水及库区水质变化时空分布特征

金泽水库是上海西南五区的主要饮用水源,上游太浦河来水及库区水质变化对水库运行和相应供水系统供水水质有重要影响.基于常规水质指标应用主成分分析法评价了不同季节金泽水库上游来水及库区水质变化;利用平行因子(PARAFAC)分析了金泽水库上游来水及库区水中荧光溶解性有机质(FDOM)组成结构及分布特征;通过相关性分析分析了水体荧光强度与常规水质指标间的关系.结果表明,金泽水库上游来水及库区冬季水质最差,库外断面水质受外源污染逐步恶化,经过库区生态净化作用后水质有所提升;水体FDOM主要由类蛋白类和类腐殖质类组分构成,类蛋白物质为主要组分,各组分呈现出明显的时空分布特征,外源污染是影响库外断面FDOM总荧光强度的主要因素,生态环境是影响库内FDOM总荧光强度季节性波动的主要因素. FDOM总荧光强度呈现上游低下游高的趋势,与水中NH4+-N、石油类、TOC、氯化物和硫酸盐含量显著相关,通过检测FDOM总荧光强度可实现对水体水质的快速分析并发挥预警和指示作用.     

人工强制混合充氧对分层型水库细菌群落演替的影响

为深度解析人工强制混合充氧过程中细菌群落的演替，以西安金盆水库为研究对象，对2018年8月~2019年4月水库主库区垂向细菌种群结构进行连续监测.结果表明，受人工强制混合充氧作用影响，水库水体中的优势菌群蓝细菌门（Cyanobacteria）的丰度由11.7%~19.2%降至6.3%~8.9%.其中，表层、中层和底层水体蓝细菌的丰度分别由18.3%、11.7%、19.2%降至8.9%、6.3%、7.9%.人工强制混合作用使垂向水体细菌的种群结构差异降低，样本之间的离散度逐渐减小，其中优势菌群放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）在水体垂向的丰度分别由"中 > 底 > 表"和"表 > 底 > 中"，逐渐变为表、中、底层趋于均一.人工强制充氧作用使底部水体溶解氧（DO）含量逐渐升高，好氧型细菌的丰度得到明显的增加，其中Polynucleobacter的丰度从0.06%增加到1.06%，甲基孢囊菌属（Methylocystis）的丰度由0.18%增至2.20%，甲基杆菌属（Methylobacter）的丰度由0.02%增加到1.96%.通过冗余分析可知，影响细菌群落组成的主要因素为水体热分层稳定性、水温、DO、总磷（TP）和总氮（TN）.     

酸性矿山废水影响下水库细菌群落结构特征与环境因子关系

为揭示酸性矿山废水（Acid mine drainage,AMD）影响下水库水体中细菌群落结构特征及影响因子,对贵州省兴仁市3座受AMD影响与1座未受AMD影响水库样品进行了对比研究,利用16S rDNA高通量测序技术分析揭示细菌群落结构特征,并通过冗余分析（Redundancy analysis,RDA）探明影响水体细菌群落变化的主要环境因子.结果表明,受AMD影响水库水体中各主要阳离子（Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺）、SO₄^2-浓度及电导率值均高于未受AMD影响的水库,而DOC和pH值均低于未受AMD影响的水库.变形菌门（Proteobacteria）是受AMD影响水库水体的主要细菌门类,在3个受影响的水库中均占比95%以上.在属分类水平上,红杆菌属（Rhodobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）和铁氧化细菌属（Ferrovum）是受AMD影响水库水体中的主要菌属;未受AMD影响水库水体细菌群落中,放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）为主要细菌门类,占比分别为48%和29%,主要菌属为发光杆菌属（Ilumatobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）.分析表明,受AMD影响水库细菌群落结构特征与未受AMD影响水库细菌群落存在明显差异,推测DOC、pH及Na⁺浓度对此差异起主导作用.本研究可为科学认识受AMD影响水体微生物群落与环境因子之间的关系提供依据.     

青草沙水库蓄水期间细菌群落结构变化的初步研究

为调查青草沙水库蓄水及运行初期水质变化和微生物群落的关系,采用微生物培养计数和PCR-DGGE(变性梯度胶凝胶电泳)技术对水库水体中的细菌群落结构进行了研究.结果表明,长江来水进入水库后,氮磷浓度显著降低,水质明显改善;来水和水库中可培养微生物数量随季节变化,春夏季来水明显多于库内,秋冬季少于库内,悬浮于水中的微生物等有机体可通过沉降作用部分进入到底泥中,导致库尾底泥有机质含量增加;PCR-DGGE分析结果表明库中细菌群落结构呈现季节性变化,夏季微生物群落多样性丰度最高,秋季较低;水库运行初期水样和底泥的微生物群落结构聚类分析的相似度可以达到62%,这与来自水中微生物的沉降有关;来水及库中主要的优势微生物与α、β-Proteobacteria、Flavobacterium、Rheinheimera、Prochlorococcus、Synechococcus和海洋宏基因具有很高的相似性,预示着水库存在藻类规模生长和海水入侵的风险,研究结果可为水库的运行管理和深入研究提供参考.     

丹江口库区表层浮游细菌群落组成与PICRUSt功能预测分析

浮游细菌是水生生态系统的重要组成部分,是水体中氮素生物地球化学循环的主要驱动力.本研究于2016年5月采集丹江口库区库心和渠首2个生态位点表层水样,采用16S r DNA Miseq高通量测序技术研究其群落组成,发现其主要由变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等12门、139属细菌组成,渠首样品浮游细菌群落多样性高于库心样品. PICRUSt功能预测分析表明,浮游细菌涉及氨基酸运输和代谢、转录、能量产生和转换等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性.其中35个参与氮代谢的KO(表示通路)中库心高于渠首为20个,渠首高于库心的为15个.两样品中检测到涉及固氮作用(nif H)、硝化作用(hao)、反硝化作用(nar G、nir K、nor B、nos Z)、氮同化还原及异化还原作用(nas A、nar B、nap A、nir A、nir B、nrf A)参与氮循环的关键基因相对丰度.综合基因功能家族预测基因拷贝数和氮循环相关基因丰度分析,丹江口库区库浮游细菌氮代谢能力整体趋势为库心高于渠首.本研究从细菌群落组成、功能角度初步分析了丹江口库区不同生态位点氮循环的差异,为丹江口水库水环境保护提供了参考依据.     

密云水库细菌群落组成结构及影响因素

密云水库作为华北地区最大水库,是北京和附近地区最重要的地表饮用水水源地.细菌是水库生态系统结构和功能的关键调控者,探明细菌的群落分布特征对维护水库水质安全具有重要意义.基于高通量测序的方法,探究了密云水库水体和沉积物中细菌群落的组成结构、时空分布特征和环境影响因素.结果表明,水库沉积物细菌群落具有更高的α多样性且季节差异不显著,群落中的主要物种来自变形菌门;水体细菌群落中的优势菌为放线菌门,水体细菌群落的季节差异明显,丰水期的优势物种为CL500-29＿marine＿group属和hgcI＿clade属,Cyanobium＿PCC-6307属则在枯水期含量大幅上升;水体和沉积物中的关键物种存在明显差异,沉积物细菌群落具有更多的指示物种;水体细菌的共存网络关系更为复杂,具有更强的抵抗外界环境变化的能力;环境因素对于水体细菌群落的影响明显高于沉积物,SO■和TN分别为水体和沉积物细菌群落的主要影响因子.通过揭示密云水库细菌群落的分布规律和驱动因素,为水库管理和水质保障提供了重要指导建议.     

丹江口库区库滨带植被土壤细菌群落多样性及PICRUSt功能预测分析

微生物是土壤元素生物地球化学循环的主要驱动力,目前库滨带植物截留和消减污染物质过程中细菌群落及其功能研究尚未清楚.本研究选取适宜丹江口库区库滨带生长的4种典型植物(草本植物香根草、芦苇、乔木植物杜梨和灌木植物假奓包叶),采用16S r DNA Miseq高通量测序技术研究根际细菌群落组成,发现其主要由变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等31个门、343个属的细菌组成,表现出群落组成的丰富性.细菌群落分析表明香根草和芦苇细菌群落结构较为相似,但和杜梨细菌群落结构差异最大.PICRUSt功能预测分析表明,库滨带植物根际细菌主要涉及次生产物代谢的生物合成、转录、多糖生物合成和代谢、细胞生长和死亡等38个子功能,表现出功能上的丰富性.库滨带植物根际细菌代谢能力整体趋势为假奓包叶芦苇香根草杜梨.本研究初步探讨了丹江口库区库滨带不同植物根际细菌群落和功能,为丹江口水库库滨带植被构建及其水环境保护提供了参考依据.     

水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征

作为重要的城市饮用水源地,水库是人工筑坝形成的特殊类型的水体,其水质直接影响居民的饮用水安全.为揭示北京市饮用水源地密云水库的秋季分层特征和细菌群落的垂直变化,于水体稳定分层期(秋季)在水库进行采样,应用16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和定量PCR等方法研究了密云水库水体细菌群落的垂直分布特征,并利用聚类分析、多元统计分析揭示细菌群落与环境因子之间的响应关系.结果表明:(1)密云水库水体温跃层位于水深20～30 m处,水温范围在15～19℃,聚类分析将7个采样水层划分为好氧区(上层)和缺氧区(下层)两类,温度、DO、pH在15 m以下逐渐降低,电导率、氨氮、硝态氮、亚硝态氮及总氮在15 m后发生显著变化,水体水质表现出明显的垂直分布特征;(2)RDA分析结果显示,上下水层的溶解氧、pH、电导率、氨氮、硝态氮和亚硝态氮存在较为明显的垂向变化,是影响密云水库细菌群落垂直分布的主要环境因子;(3)总细菌的数量随水深变化的波动较为明显,其中好氧区细菌的Shannon-Wiener指数和T-RFs片段数明显高于缺氧区,说明秋季密云水库水体中细菌群落分布存在显著的分层现象.本研究探究了水体热分层对水库水质及细菌群落的影响,可为预测水质变化和水库管理提供科学依据.     

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...     

人工诱导水库分层水体提前混合对细菌群落结构和代谢活性的影响

水库水体分层是导致底层水体厌氧,产生内源污染的重要原因,人工强制混合充氧可以使分层水体提前实现完全混合,当秋冬季气温低于混合水温时,停止混合充氧系统水体仍可自发地持续进行混合,极大地延长了底层水体及沉积物的好氧周期.上述阶段中,人工强制混合期底层水体温度逐渐升高直至完全混合,自然混合期混合水体温度持续下降,溶解氧保持在7.84～9.86 mg·L^-1.为研究人工诱导水体提前混合对水源菌群及有机污染物代谢的影响,以西安金盆水库为研究对象,在原位监测水质指标的基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术分析细菌群落组成及其代谢活性.结果表明,持续自然混合期金盆水库优势菌门为放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）,二者相对丰度之和占细菌群落的60.9%～66.2%.放线菌门（Actinobacteria）中的优势菌为CL500-29＿marine＿group（15.96%）,其次为hgcl＿clade（9.25%）.水库水体在完全混合初期,受温度和溶解氧升高影响,细菌活性相对较高,有机污染物指标高锰酸盐指数和溶解性有机碳...     

金泽水库浮游植物功能群时空变化特征

于2018年7月—2019年6月对金泽水库浮游植物进行调查,研究浮游植物FG功能群时空变化及其与环境因子的关系,探讨进、出水口浮游植物群落特征异同的原因.调查期间,该水域整体处于轻到中度富营养化水平,库内共检测出浮游植物8门139种,主要由蓝、绿、硅藻门种类构成,共25组功能群,优势功能群有M、H1、L_O、K4组,喜好富营养水体环境,所属种类主要为蓝藻门,以微囊藻属为代表的M功能群为绝对优势功能群;进、出水口分别有7门87种、7门102种,分属于23组、20组功能群,优势功能群分别有5组、9组,两个点位种属相似度超过0.6,达中等相似,共有优势功能群为M、H1、L_O、K 4组,主要为蓝藻门种类,M功能群为绝对优势功能群.库内生物密度月变化为280.1162×10⁴ ~1750.7050×10⁴ cells·L^-1,出水口生物密度年均值比进水口降低29.78%,但差异不显著,蓝藻的生物密度决定着库内藻类生物密度月变化及进、出水口藻类生物密度年均值的差异.冗余分析结果显示,环境因子对库内浮游植物解释率为53.59%,占绝对优势的M 功能群,受总氮影响较大且正相关.研究结果表明,库内一系列净化措施有一定作用,但受来水影响,该水库仍有水华暴发的风险,需调整库内净化策略,加强净化水质,以保障饮用水安全.     

铬污染对土壤细菌群落结构及其构建机制的影响

随着工业的快速发展铬(Cr)已经成为我国主要的土壤重金属污染物之一,严重地影响了土壤生态环境以及居民的身体健康.本研究以河北省某制革工厂污泥堆周边污染土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对不同污染程度土壤样品中的细菌群落结构及其群落构建机制进行分析.结果表明,铬污染显著地影响了土壤理化性质以及...     

分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH~+_4-N随深度变化均逐渐降低(P0.001).藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P0.001),表层最大分别为3 364.33×10~4 cells·L~(-1)和7.03μg·L~(-1).藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%.Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P0.05).热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.