筑坝蓄水对不同水深浮游微生物群落结构和种间互作模式的影响

微生物群落之间通过直接或间接的关系相互作用,在生态过程中发挥重要作用,然而目前对于水库微生物种间互作模式的关注仍然较少.选择江苏省横山水库为研究区域,分别采集表层及深层水样,探究浮游微生物群落结构和分子生态网络对水深变化的响应规律,并辨识不同水深处浮游微生物群落的关键物种.结果发现,表层浮游微生物丰富度及均匀度均高于深层,且不同深度浮游微生物群落结构具有显著差异.水深通过改变环境异质性间接对浮游微生物群落产生影响,其中总有机碳（TOC）、硝酸盐（NO^-₃）、铵盐（NH⁺₄）和磷酸盐(PO₄^3-)等指标对浮游微生物群落结构影响最为显著.此外,深层浮游微生物分子生态网络的节点数和边数均显著高于表层,且深层浮游微生物群落中关键物种数目和种类均显著高于表层,表明深层浮游微生物群落网络规模更大,但表层浮游微生物群落种间协同合作关系和网络连通性更强.上述结果将为水库微生物群落种间相互作用研究提供科学依据,对预测水库生态系统中微生物的生态规律及全球物质循环影响具有重要意...     

南海南部海域浮游细菌群落特征及影响因素研究

采用高通量测序技术,对南海南部海域浮游细菌丰度、群落组成和群落多样性的分布特征及与环境因子的关系进行了研究.结果表明,该研究区域浮游细菌丰度为107~108个/L,近岸大于离岸,同一站位不同水层细菌分布差异明显.优势类群为变形菌门、蓝藻门和拟杆菌门,优势亚群为 γ-变形菌纲、α-变形菌纲、蓝藻菌纲和黄杆菌纲,研究区域内不同水体间物种组成存在较大差异,另外该海域还存在大量未被认知的细菌类群.该海域浮游细菌种类丰富,具有较高的多样性指数(H￠)(4.44~7.00),研究区域内表层水体H￠接近,分别为5.26、5.33和5.07,处于上升流的次表层水体中H￠为6.70明显高于其他水层.DOC和磷酸盐是影响该海域浮游细菌丰度的主要因素,同时磷酸盐也是影响其群落多样性的主要因素,表明该海域异养浮游细菌生长主要受P的限制.     

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.     

典型加油站土壤中微生物丰度及群落多样性

包气带是泄漏油品进入地下水的通道,存在多种类型的微生物。研究油品泄漏场地包气带土壤中微生物丰度及群落多样性特征,可为加油站场地土壤和地下水的微生物修复提供理论依据。该研究基于土壤DNA提取,16S rDNA实时定量PCR(polymerase chain reaction)和克隆文库的构建,分析了加油站土壤中微生物丰度及群落结构特征。实时定量PCR结果表明,表层土壤微生物丰度高于深层土壤约2个数量级,未污染深层土壤中微生物丰度高于污染的深层土壤约2个数量级。RDP(ribosomal database project)分析结果表明,加油站场地表层土壤微生物种类较丰富,而深层土壤微生物组成较单一,且污染的深层土壤细菌群落多样性明显低于对照场地深层土壤。研究也发现,与汽油降解相关的微生物菌群Beta-proteobacteria是深层污染土壤的主导微生物。     

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.     

鄱阳湖水系细菌群落结构特征及构建机制

为探讨不同时空尺度下河流细菌群落结构和构建机制,于枯水期(10～翌年1月)和丰水期(4～8月)在鄱阳湖水系(五河七口)共进行8次水样采集,基于高通量测序技术分析了细菌群落结构、网络交互作用及构建机制.结果表明:Shannon指数丰水期(5.12)显著高于枯水期(4.45),Chao1指数不同水期间差异不显著,丰水期与枯水期内α多样性均存在显著差异.不同站点间细菌群落α多样性差异不显著,β多样性存在差异.假单胞菌门(Pseudomonadota,34.72%)、放线菌门(Actinobacteriota,32.35%)、蓝藻菌门(Cyanobacteria,13.21%)和拟杆菌门(Bacteroidota,10.81%)是鄱阳湖水系的优势菌门,相对于枯水期,丰水期Pseudomonadota和Actinobacteriota相对丰度显著下降,Cyanobacteria和Bacteroidota显著上升.水温(WT)和平均河网长度(MDSL)是影响门水平细菌群落结构的主要环境因子.水体细菌群落的生态网络相互协作、竞争关系并存,丰水期物种间复杂性和稳定性强于枯水期.流量(WF)、WT和溶解...     

碳添加对土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响——以松嫩平原盐碱耕地为例

采用高通量测序技术,研究秸秆、生物炭和纳米碳3种碳源添加对盐碱耕地土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响,并分析土壤化学性质与固碳细菌群落多样性的关系.结果表明：3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落多样性,其中生物炭和纳米碳添加的土壤固碳细菌的Chao1指数、物种多样性、Shannon指数及系统多样性值均高于秸秆添加的.3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落的物种丰度,其中纳米碳添加的物种丰度大于秸秆和生物炭添加的.在群落组成方面及相对丰度上,3种碳源添加后的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,优势菌纲为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）,均在纳米碳添加后相对丰度最高,分别为90.38%、57.79%.群落组间差异分析结果显示,秸秆和纳米碳添加后土壤固碳细菌群落结构差异显著.冗余分析结果表明,土壤固碳细菌群落结构受土壤pH值、有机碳、全氮、全磷、碱解氮及有效磷的综合影响,其中土壤pH值和有效磷含量是影响土壤固碳细菌群落结构的主要化学性质.综合来看,在盐碱耕地中添加秸秆、生物炭或纳米碳,都抑制了土壤固碳细菌群落的多样性和物种丰度,但纳米碳能够增加土壤固碳细菌群落结构差异.     

碳添加对土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响——以松嫩平原盐碱耕地为例

采用高通量测序技术,研究秸秆、生物炭和纳米碳3种碳源添加对盐碱耕地土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响,并分析土壤化学性质与固碳细菌群落多样性的关系.结果表明：3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落多样性,其中生物炭和纳米碳添加的土壤固碳细菌的Chao1指数、物种多样性、Shannon指数及系统多样性值均高于秸秆添加的.3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落的物种丰度,其中纳米碳添加的物种丰度大于秸秆和生物炭添加的.在群落组成方面及相对丰度上,3种碳源添加后的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,优势菌纲为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）,均在纳米碳添加后相对丰度最高,分别为90.38%、57.79%.群落组间差异分析结果显示,秸秆和纳米碳添加后土壤固碳细菌群落结构差异显著.冗余分析结果表明,土壤固碳细菌群落结构受土壤pH值、有机碳、全氮、全磷、碱解氮及有效磷的综合影响,其中土壤pH值和有效磷含量是影响土壤固碳细菌群落结构的主要化学性质.综合来看,在盐碱耕地中添加秸秆、生物炭或纳米碳,都抑制了土壤固碳细菌群落的多样性和物种丰度,但纳米碳能够增加土壤固碳细菌群落结构差异.     

太湖不同湖区冬季沉积物细菌群落多样性

为了探究太湖不同营养水平湖区冬季沉积物细菌群落多样性,利用高通量测序对太湖水草区、湖心区和河口区共9个采样点表层沉积物细菌的16S rRNA基因进行序列测定.结果发现：不同湖区的物种丰富度和均匀度为水草区 > 湖心区 > 河口区;不同湖区优势细菌群落组成存在差异.其中,硝化螺旋菌门（Nitrospirae）和酸杆菌门（Acidobacteria）2类门水平优势细菌以及厌氧绳菌纲（Anaerolineae）和硝化螺菌纲（Nitrospira）2类纲水平优势细菌在不同湖区之间差异显著.冬季太湖沉积物细菌优势类群为绿弯菌门（Chloroflexi）、变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae）;在属分类水平上,主要优势类群为unidentified_Chloroplast和微囊藻属（Microcystis）.Cyanobacteria和Microcystis在所有采样点均有检出,平均丰度均以湖心区最高.对沉积物细菌群落与环境因子的关系进行冗余分析,结果表明：营养盐水平、水温和pH值均能影响沉积物细菌群落结构,NO₃^--N和水温是Microcystis的主要影响因子.     

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.     

分层型水库藻类季相演替的细菌种群驱动机制

浮游藻类和水体中的细菌是水生食物网的组成部分,在淡水生态系统的结构和功能中发挥着关键作用.然而,对于水库当中藻类和细菌群落如何互作及其对变化的环境条件的响应研究却较少.本文以李家河水库为研究对象,采用16S rDNA高通量测序技术和共生网络分析方法,分析了藻类种群时空演替与细菌群落的生态互作关系.结果表明,在藻类群落结构中,硅藻和绿藻也为全年优势门类,且在8月,蓝藻取代硅藻成为第二大优势门类,平均相对丰度为30.13%.DNA测序分析表明,变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为全年优势细菌,其中变形菌门在7月达到全年最大相对丰度71.68%.酸杆菌门和异常球菌-栖热菌门作为稀有类群,其相对丰度最大分别为10.20%和5.56%.共生网络分析表明,藻类与细菌之间的关系以正相关居多,表明二者之间的互作关系可能以互利共生为主.Methylotenera作为关键节点,与小球藻呈显著正相关.柵藻作为藻类群落中的关键节点,与甲基杆菌属、Solitalea和红育菌属等多种细菌显著负相关.RDA分析表明,藻类和细菌群落的演替受到水温、pH和电导率的显著调控,环境因子对藻类和细菌群落变异解释分别为93.1%和90%.本研究结果将为深水型水源水库生态系统中藻菌互作关系的微生态驱动机制提供科学依据.     

渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测

流域水体中细菌群落多样性及其代谢功能研究对流域水污染整治及生态修复和水体健康评价具有重要价值.基于Illumina MiSeq高通量测序技术研究渭河流域陕西境内综合治理后水体中细菌群落分布特性,利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法分析了水体细菌群落与水环境因子的相关关系,并采用PICRUSt (phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)方法预测和评价了渭河流域细菌群落生态功能.研究结果显示,变形菌门、放线细菌门、蓝藻门和拟杆菌门细菌是水体细菌群落中的主要菌门,占整个细菌群落的相对丰度高达85%,这类细菌与水体中的TP、NO_2~--N、NO_3~--N和TN呈显著的正相关关系(P=0. 02 0. 05);灞河入渭口下游(S5)细菌群落丰度最高,皂河(S4)细菌群落丰度最低;渭河流域水体致使人类患传染性疾病的可能性较大,且对生物体内分泌系统有较大的影响.本研究成果可为渭河流域水环境健康有序发展提供理论基础.     

Temporal and spatial changes of microbial community in an industrial effluent receiving area in Hangzhou Bay

Anthropogenic activities usually contaminate water environments, and have led to the eutrophication of many estuaries and shifts in microbial communities. In this study, the temporal and spatial changes of the microbial community in an industrial effluent receiving area in Hangzhou Bay were investigated by 454 pyrosequencing. The bacterial community showed higher richness and biodiversity than the archaeal community in all sediments. Proteobacteria dominated in the bacterial communities of all the samples; Marine_Group_Ⅰ and Methanomicrobia were the two dominant archaeal classes in the effluent receiving area. PCoA and AMOVA revealed strong seasonal but minor spatial changes in both bacterial and archaeal communities in the sediments. The seasonal changes of the bacterial community were less significant than those of the archaeal community, which mainly consisted of fluctuations in abundance of a large proportion of longstanding species rather than the appearance and disappearance of major archaeal species. Temperature was found to positively correlate with the dominant bacteria, Betaproteobacteria, and negatively correlate with the dominant archaea,Marine_Group_Ⅰ; and might be the primary driving force for the seasonal variation of the microbial community.     

长期覆膜条件下农田土壤微生物群落的响应特征

地膜覆盖是农业生产中保障粮食增产增收的重要措施.为明确长期地膜覆盖对农田土壤微生物群落结构特征的影响,采集4个不同覆膜年限的农田土壤,利用高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落结构变化,探讨长期覆膜农田土壤中微生物群落的变化及其对微生物生态环境效应的影响.结果表明,长期覆膜对土壤细菌多样性无显著影响,但降低真菌多样性;长期覆膜使土壤细菌酸杆菌（Acidobacteriota）和真菌被孢霉菌（Mortierellomycetes）物种丰度降低,增加土壤放线菌（Actinobacteriota）物种丰度.长期覆膜可以使土壤富集细菌中的芽孢杆菌（Bacillus）和类诺卡氏菌（Nocardioidaceae）,及真菌中的肉座菌目（Hypocreales）和曲霉菌（Aspergillus）等有益微生物菌群.然而长期覆膜使土壤真菌共生网络变得简单而脆弱,其关键物种仅有子囊菌门中的粪壳菌目（Sordariales）中的未知菌属一种,因此对农田土壤生态环境带来潜在风险.本研究为深化了解长期覆膜对农田微生物生态环境效应的影响提供理论依据.     

Plant growth and soil microbial community structure of legumes and grasses grown in monoculture or mixture

A greenhouse pot experiment was conducted to investigate the in?uence of soil moisture content on plant growth and the rhizosphere microbial community structure of four plant species (white clover, alfalfa, sudan grass, tall fescue), grown individually or in a mixture. The soil moisture content was adjusted to 55% or 80% water holding capacity (WHC). The results indicated that the total plant biomass of one pot was lower at 55% WHC. At a given soil moisture, the total plant biomass of white clover and tall ...     

模拟动静水条件对水工混凝土表面生物膜微生物群落的影响

水利工程是社会发展的重要基础设施,作为其重要组成部分的水工混凝土构筑物在长期运行下会受到微生物腐蚀作用,造成不同程度的结构损伤,影响其安全运行,因此对水工构筑物表面细菌群落结构及功能的解析具有重要的科学和工程意义。以水工混凝土构筑物表面微生物群落为研究对象,阐述动静水条件下微生物群落组成分布及演替特征,探究表面微生物群落结构组成与环境因素之间的相关关系。结果表明:1）混凝土质量损失主要由水动力条件和微生物作用共同导致,其中微生物作用更为显著;2）相比于静水条件,动水条件未显著影响水工混凝土表面微生物群落的分布特征;3）动水条件下混凝土表面微生物群落在更短的时间内趋于稳定,由此推断模拟动水环境中水工混凝土将更早地遭受微生物腐蚀作用。研究对水利工程设施的安全运行具有积极的理论和工程意义。     

鄱阳湖候鸟栖息地微塑料表面细菌群落结构特征与生态风险预测

近年来鄱阳湖的微塑料环境污染日益受到关注.选取鄱阳湖白沙湖为研究区,采集白沙湖水体和沉积物以及其中的微塑料样品,通过傅里叶红外光谱确定微塑料的聚合物类型为聚乙烯（PE）、聚酯纤维（PET）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）.并利用16S高通量测序技术分析水体、沉积物中和微塑料表面细菌群落结构组成.微塑料表面细菌的物种丰富度与多样性均低于周围水体和沉积物.NMDS分析结果表明,微塑料表面与周围沉积物、水体中的细菌群落结构差异较大.水体和沉积物中的细菌群落组成与微塑料表面存在差异,门水平上沉积物与沉积物中微塑料表面优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidota）,其在微塑料表面相对丰度高于沉积物;水体中微塑料表面变形菌门相对丰度高于水体,而拟杆菌门、放线菌门（Actinobacteriota）的相对丰度明显低于水体.属水平上马赛菌属（Massilia）和假单胞菌属（Pseudomonas）是微塑料表面的优势菌属,相对丰度明显高于周围水体和沉积物.通过BugBase表型预测发现微塑料细菌群落可移动基因元件含量、生物膜形成、潜在致病性及胁迫耐受等表型相对丰度明显高于周围水体和沉积物.结果发现微塑料可能会促使致病菌在内的有害菌的传播,提高细菌群落的潜在致病性,且微塑料表面细菌群落具有更高的可移动基因元件含量表型.通过揭示微塑料污染对微观层面湿地生态的潜在危害,可为维护湿地生态稳定性提供科学参考.     

基于高通量测序的流化床生物滤器细菌群落结构分析

为了解流化床生物滤器内部细菌群落组成及其净水机制,通过高通量测序方法,研究了不同时期滤器中表层和底层滤料的细菌群落结构,分析了滤器不同床层的营养盐变化情况及水处理性能.结果表明,滤器的硝化作用主要发生于床层下部,表层对其的贡献率不显著.稳定工况下,流化床生物滤器对NH_4~+-N、TN、BOD_5和SS的去除率达到(68.3±2.24)%、(49.54±3.56)%、(60.35±4.98)%和(45.21±2.11)%,对氨氮的去除负荷达到(343.28±75.5)g·(m~3·d)~(-1),其硝化性能优于常规生物滤器.试验共筛选31个门,490个细菌属,其生物多样性显著高于常规生物滤器.自清洗装置的启停对滤器中不同区域载体表面细菌的多样性没有影响,对各样品的优势菌群略有影响.在滤器稳定运行时,表层区域的优势细菌基本维持不变,主要包括厌氧绳菌科、黄杆菌科、红杆菌科、硝化螺菌属、暖绳菌科.而底层区域的优势细菌随着时间的推移有所变化,主要包括硝化螺菌属、微丝菌属、Muricauda、Defluviimonas、红杆菌科.     

不同生物过滤系统铵态氮转化速率及生物膜特性分析

实验模拟循环水养殖系统,运行了移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,MBBR)和挂帘式生物滴滤池两类生物过滤系统的6种不同填料反应器,对比分析了各反应器的填料挂膜效果、铵态氮转化速率和生物膜微生物群落结构等特征.结果表明,与MBBR相比,挂帘式生物滴滤池挂膜速度快且生物量较多,其中碳纤维挂帘式生物滴滤池的脱膜后生物膜重最大,为45.97 g·m-2,8 h NH+4-N去除率(86.76%)高于其他反应器(61.96%~78.76%),并且NO-2-N累积少,16 h时NO-2-N浓度在0.5 mg·L~(-1)以下.通过Illumina高通量测序技术对生物过滤系统中生物膜微生物群落结构进行解析,结果表明,不同类型反应器的生物膜内的细菌、真核微生物群落构成有明显区别,无论是细菌还是真核微生物,挂帘式生物滴滤池的物种丰度和多样性均高于MBBR,但MBBR的细菌群落物种集中度更高.硝化螺菌属(Nitrospira)及放线菌中的Nakamurella属在两类反应器的生物膜中均占优势,腐螺旋菌科(Saprospiraceae)在挂帘式生物滴滤池更多,而丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)更倾向于在MBBR中富集.在真核微生物属水平相对丰度上,挂帘式生物滴滤池中小杆目中的Rhabditida norank占明显优势,而MBBR中绿藻纲中的Chlorophyceae norank占明显优势.以上研究结果为挂帘式生物滴滤池在循环水养殖水质净化中的应用奠定了实验基础.