NirS-type denitrifying bacteria in aerobic water layers of two drinking water reservoirs: Insights into the abundance, community diversity and co-existence model

The nirS-type denitrifying bacterial community is the main drivers of the nitrogen loss process in drinking water reservoir ecosystems.The temporal patterns in nirS gene abundance and nirS-type denitrifying bacterial community harbored in aerobic water layers of drinking water reservoirs have not been studied well.In this study,quantitative polymerase chain reaction (qPCR) and Illumina Miseq sequencing were employed to explore the nirS gene abundance and denitrifying bacterial community structur...     

Exploration of the metabolic flexibility of glycogen accumulating organisms through metatranscriptome analysis and metabolic characterization

Glycogen accumulating organisms (GAOs) are closely related to the deterioration of enhanced biological phosphorus removal systems. However, the metabolic mechanisms that drive GAOs remain unclear. Here, the two-thirds supernatant of a reactor were decanted following the anaerobic period to enrich GAOs. Long-term monitoring demonstrated that the system was stable and exhibited typical characteristics of GAOs metabolism. Acetate was completely consumed after 60 min of the anaerobic phase. The level of glycogen decreased from 0.20 to 0.14 g/gSS during the anaerobic phase, whereas the level of glycogen significantly increased to 0.21g/gSS at the end of the aerobic period. Moreover, there was almost no phosphate release and absorption in the complete periods, thus confirming the successful construction of a GAOs enrichment system. Microbial community analysis demonstrated that Ca. Contendobacter was among the core functional genera and showed the highest activity among all of the communities. Furthermore, our study is the first to identify the involvement of the ethyl-malonyl-CoA pathway in the synthesis of polyhydroxyvalerate via croR, ccr, ecm, mcd, mch and mcl genes. The Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway was preferentially used via glgP. Furthermore, the glyoxylate cycle was the main source of ATP under anaerobic conditions, whereas the tricarboxylic acid cycle provided ATP under aerobic conditions. aceA and mdh appeared to be major modulators of the glyoxylate pathway for controlling energy flow. Collectively, our findings not only revealed the crucial metabolic mechanisms in a GAOs enrichment system but also provided insights into the potential application of Ca. Contendobacter for wastewater treatment.     

南水北调东线山东境内调蓄湖库蓝藻种群分布特征及环境驱动因子

为掌握南水北调东线山东境内调蓄湖库在工程运行前后蓝藻种群的分布情况及其环境驱动因子,于2010～2019年的5～11月对南四湖、东平湖、大屯水库、东湖水库和双王城水库进行藻类和水环境调查.共检出浮游蓝藻44种,其中丝状蓝藻23种.湖泊假鱼腥藻、拉氏拟柱孢藻、铜绿微囊藻和惠氏微囊藻在各调蓄湖库的检出频次和密度均较高,是主要有害蓝藻种.通过分析各调蓄湖库蓝藻种群的分布特征,发现丝状蓝藻在水力扰动较大水体中的生长优势较为明显,应成为日后调蓄湖库蓝藻风险防控的重点.Pearson相关性分析和广义线性拟合曲线结果显示,总氮、总磷、水温和水深是影响调蓄湖库主要有害蓝藻种生长的主要环境驱动因子.氮磷营养盐对于有害蓝藻种的生长具有显著的促进作用.湖泊假鱼腥藻具有良好的温度适应性,在夏初秋末仍能成为优势种,而当水温大于25℃时,拉氏拟柱孢藻、铜绿微囊藻和惠氏微囊藻具明显的生长优势.此外,较小的水深更利于拉氏拟柱孢藻的生长.建议在加强控制湖库氮磷营养盐输入的基础上,在夏初和秋末对湖泊假鱼腥藻进行重点监控,并在高温时期密切关注浅水区拉氏拟柱孢藻的生长情况,保障水质安全.     

农村黑臭水体沉积物细菌群落结构特征

沉积物微生物是农村黑臭水体物质循环和有机物降解等过程的主要驱动者,其群落结构组成常因外界环境的微小变化而变化.以菏泽市东明县29个农村黑臭水体为研究对象,测定农村黑臭水体上覆水和沉积物氮、磷及重金属等污染物指标,结合Illumina测序结果,分析农村黑臭水体沉积物细菌群落组成和多样性特征及其与环境因子的相关性.结果表明,该区域农村黑臭水体上覆水和沉积物中污染物分布范围均较广.与农业面源相比,以农村生活污水为主要污染来源的农村黑臭水体上覆水中氮、磷污染物浓度更高,分别是农业面源的3.1倍和1.5倍.此外,该区域农村黑臭水体沉积物中重金属含量处于较低水平,普遍低于菏泽市土壤元素背景值.该区域农村黑臭水体沉积物细菌群落的优势菌门为变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门和酸杆菌门,这5种优势菌门的序列总和占全部序列的70.3%～83.6%.γ-变形菌纲、α-变形菌纲、厌氧绳菌纲和放线菌纲是沉积物细菌群落的优势菌纲;硫杆菌属和假节杆菌属是其优势菌属.Spearman相关性分析结果表明,环境因子中DO、 COD、 TN、 TP和有机质对农村黑臭水体沉积物细菌菌属有显著影响(P<0.05),沉...     

辽东湾北部海域大型底栖动物研究：Ⅱ.生物多样性与群落结构

为深入了解辽东湾北部海域大型底栖动物的生态学特征及其与环境因子的相互作用,依据2007年7月下旬在辽东湾进行的大型底栖动物生态调查数据,论述了大型底栖动物的生物多样性与群落结构特点.调查区内大型底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数为0～3.40,平均值为2.41;Margalef物种丰富度指数为0～2.40,平均值为1.58.两指数的空间分布趋势较为一致,低值区主要位于调查区北部的沿岸浅水区,其他海域的生物多样性指数较高且无显著的空间差异.以20%的相似性程度划分,取样站可被划为7个大型底栖动物站组,各站组在调查区内呈斑块状分布.其中,有4个站组(站组Ⅰ,Ⅱ,Ⅴ和Ⅵ)的生物量曲线始终在丰度曲线之上,且优势度明显,表明大型底栖动物群落尚未受到显著干扰;其他站组的生物量曲线与丰度曲线相互交叉或非常接近,显示大型底栖动物群落已受到中等程度干扰.统计分析表明,水深,底层水中的ρ(DO),ρ(总磷)共同构成了解释调查区内大型底栖动物群落结构的最佳环境因子组合,它们与栖息密度(R=0.484)和生物量(R=0.489)的相关关系均达到显著水平(P<0.01).     

艾比湖流域不同植物群落土壤呼吸研究

利用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定艾比湖流域4种植物群落土壤呼吸速率日变化,分析土壤温度、湿度和气温以及空气相对湿度对土壤呼吸速率的影响.结果表明:胡杨、梭梭、芦苇和盐节木4种植物群落的土壤呼吸速率日变化基本呈单峰曲线.胡杨、梭梭和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10 和150 cm处气温均表现为极显著相关.除芦苇群落外,各植物群落土壤呼吸速率与不同深度土壤温度呈极显著负相关.除沙地梭梭群落外,胡杨、盐渍地梭梭、芦苇和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10和150 cm处的空气相对湿度均呈极显著负相关.不同植物群落土壤呼吸速率与土壤湿度呈极显著负相关.多元逐步回归拟合的回归模型均达极显著水平,由土壤温度和湿度共同拟合出的回归模型能够解释土壤呼吸速率变化87%以上的原因.不同植物群落土壤呼吸差异原因的分析显示,细菌、真菌、放线菌以及根系干质量不是造成植物群落土壤呼吸差异的主要原因.      

生态系统健康评价的群落学指标

阐述生态系统健康的概念、特征以及对于人类生存的重要性，讨论评价生态系统健康的群落学指标，对群落物种多样性-丰度的对数正态分布作为度量生态系统健康的指标作了介绍，并进行初步探讨。     

丛枝菌根根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应

为了探求丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应,本试验以摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)为供试AM真菌菌株,以紫花苜蓿(Medicago sativa)为宿主植物,利用盆栽法建立AM共生体后,再施加10 mg·kg-1阿特拉津进行胁迫.当阿特拉津去除率达到50%时,分别采集未接种+未施药(NM.NA)、接种+未施药(AM.NA)、未接种+施药(NM.AT)和接种+施药(AM.AT)4种处理的根际土壤,通过16S rRNA V4高通量测序技术解析了根际土壤细菌群落特征,以及其与接种F.mosseae、施加阿特拉津之间的相关性.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为4种处理根际土壤中的三大优势菌群.单独接种F.mosseae或施加阿特拉津均未对根际细菌群落α-多样性产生显著影响,但先接种F.mosseae形成AM后,施加阿特拉津可引起细菌群落Shannon指数显著增加.此外,接种F.mosseae提高了根际土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属Arthrobacter、Mycobacterium、Frankia和Stenotrophomonas的相对丰度,其中,Arthrobacter受F.mosseae、阿特拉津及其二者交互作用的显著性影响.本研究结果在一定程度上揭示了AM间接提高土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属的相对丰度,也可为利用AM真菌修复阿特拉津污染土壤奠定一定的理论基础.     

浑河流域底质类型对硅藻群落分布特征的影响

河流底质可以为硅藻提供附着的基质,不同的底质类型对硅藻群落结构有一定的影响.本研究对浑河流域上23个采样点位进行调查研究,并运用多响应置换过程、典范对应性分析、线性回归分析等,分析河流底质类型对硅藻群落的影响.多响应置换过程结果显示,苏子河、红河和英额河、浑河中游及浑河下游水系之间硅藻群落空间差异显著;香农多样性指数、均匀度指数与物种丰富度的平均值分别为2.57、0.69和15;典范对应性分析结果显示,IOS指数、电导率、总氮和总磷是显著影响硅藻群落结构的环境因子;相关分析结果显示,香农多样性指数、均匀度指数和物种丰富度与IOS指数呈正相关.本研究中,河流底质类型为大石块、鹅卵石等类型时,硅藻多样性较高;而底质类型为淤泥和细沙时,硅藻多样性较低.     

深水型水库热分层诱导水质及真菌种群结构垂向演替

水体真菌种群在调控水库生态系统健康过程中发挥重要作用,为探明热分层诱导深水型水库水体真菌种群结构垂向演替特征,采集金盆水库主库区0.5、10、25、40、60和70 m水深水样,分析水质参数、并运用高通量DNA测序技术诊断水库水体真菌种群结构垂向异质性.结果表明,金盆水库表层水温最高为22.33℃,底层最低为7.21℃(P0.05).水体溶解氧(DO)随水深增加显著降低(P0.05),电导率、总磷(TP)和铁含量随着水深增加显著升高(P0.05),垂向形成稳定的变温层、斜温层和等温层结构.水体真菌种群高通量DNA测序共发现1 247个OTUs,隶属4门14纲39属,主要包括接合菌门(Zygomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和壶菌门(Chytridiomycota).等温层水体真菌种群Shannon指数和Chao 1多样性指数最高,分别为3.45和360,显著高于斜温层水体(P0.05).红酵母属(Rhodotorula,27.23%)、链格孢属(Alternaria,24.28%)、分子孢子菌属(Cladosporium,22.98%)、链格孢属(Alternaria,32.00%)、亚隔孢壳属(Didymella,17.47%)和分子孢子菌属(Cladosporium,28.17%)分别是0.5、10、25、40、60、70 m的优势菌属,不同水深均存在大量未知真菌(Unclassified).热图(heat map)结果表明,热分层期间金盆水库水体真菌种群结构垂向分布差异显著、不同水层具有不同的真菌种群结构.主成分分析(PCA)表明水温、DO、TP、电导率是调控水体真菌种群结构垂向异质性的主要水质因子.该研究结果为水源水库热分层期间水质与真菌群落的偶联机制提供科学依据.