三峡消落带土壤古菌群落组成与代谢功能预测

三峡消落带是受人为干扰影响而周期性水淹的一类特殊生境,微生物是消落带生态系统的重要组成部分。然而,消落带土壤中微生物群落组成与潜在代谢功能的相互联系还缺乏认识。本研究通过采集不同高程消落带土壤样品,结合古菌16S rRNA基因高通量测序和群落水平的代谢功能预测,分析消落带土壤古菌群落组成和代谢功能的变化特征与影响因子。结果表明,消落带古菌群落组成和代谢功能均表现出沿高程梯度的空间分异。其中古菌群落组成主要受土壤中氨氮、总氮和含水率的影响,而代谢功能的变化主要由含水率、有机质和总碳驱动,含水率是同时影响群落组成与代谢功能变化的关键因子。消落带各个高程淹水时间的不同可能是造成这种空间分异的主要因素,进一步导致三峡消落带土壤氮碳循环在不同高程上的功能分异。     

人类活动对三峡消落带土壤亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌群落的影响

由"Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M.oxyfera)"主导的亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化过程(nitrite-dependent anaerobic methane-oxidizing,ndamo)是碳循环中新发现的一个过程.已有研究发现三峡库区消落带有n-damo菌的存在.为了解人类活动对n-damo菌群落结构的影响,对三峡库区受人类活动干扰程度不同的消落带n-damo菌群落进行了研究.结果表明,人为干扰水平高的小河消落带n-damo菌基因丰度(8.98×102~3.31×105copies·g~(-1))整体上要高于白家溪(4.72×102~5.32×104copies·g~(-1)).此外,淹水都会导致两个地点n-damo菌基因丰度的增加.白家溪的n-damo菌丰度与累积淹水时间呈线性正相关,而小河的n-damo菌丰度与土壤总氮显著负相关.系统发育树和多样性分析表明,淹水前白家溪和小河相近高程土壤n-damo菌群落结构比较类似,但淹水后出现较大差异;较低高程土壤的群落多样性要明显高于较高高程土壤.消落带土壤中的n-damo菌群落具有明显的时空异质性,且淹水会导致这种异质性增加.淹水和人类活动对于n-damo菌的多样性具有同等的重要性.这些结果表明,淹水和人类活动都会影响消落带土壤中n-damo菌群落结构,而人类活动可能进一步增加n-damo菌的丰度和多样性.     

长江干流浮游细菌群落结构及影响因素

为研究长江干流浮游细菌群落结构的空间分布规律及其环境影响因素，针对细菌16S rRNA基因，采用定量PCR和高通量测序技术，对2015年和2016年采集的长江干流自四川泸州到上海吴淞口共计40个样点进行分析。结果表明：水体中浮游细菌16S rRNA基因丰度为2.64×106~1.44×109 copies/L。上游（泸州至秭归）、中游（宜昌至湖口）和下游水体（湖口至上海入海口）的α多样性在3组间都没有呈现出显著差异性。长江干流浮游细菌在门水平上主要由变形菌门（Proteobacteria，7.49%~86.53%）、放线菌门（Actinobacteria，0.27%~54.72%）、厚壁菌门（Firmicutes，0.03%~90.95%）、拟杆菌门（Bacteroidetes，0.50%~45.36%）和异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus，0.00%~23.96%）构成。在属或科水平上主要由丛毛单胞菌科（Comamonadaceae，0.03%~65.67%）、CL500-29_marine_group（0.00%~24.23%）、hgcI_clade（0.00%~28.82%）、芽孢杆菌属（Bacillus，0.00%~90.88%）和氢噬胞菌属（Hydrogenophaga，0.03%~38.55%）组成。从上中下游水体的浮游细菌群落组成来看，上游水体相对丰度最高的类群为Bacillus（0.00%~90.88%），中游和下游为Comamonadaceae（分别为0.60%~65.67%和2.87%~50.64%）。造成上中下游水体中浮游细菌群落组成差异的环境因子各不相同：影响上游的主要为pH和悬浮颗粒物（SS），影响中游的主要为溶解氧（DO），影响下游的主要为DO、水温（WT）和总磷（TP）。