青藏高原南部枪勇冰川、径流和湖泊中细菌群落特征

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青藏高原拥有世界上除极区外最大的冰川面积,同时也是最大的高原湖区,拥有大量冰川补给的湖泊,其脆弱的冰川和高山湖泊生态系统是全球变化敏感的指示器。冰雪、径流和湖泊中微生物对气候有着敏感的响应,但目前青藏高原冰雪、径流和湖泊中微生物群落及其与气候环境的关系还未明确。以往研究多数只单独的对其中一种环境的细菌群落进行研究,对冰川、径流和湖泊中细菌群落的综合研究比较缺乏。为了揭示冰川、径流及其补给的湖泊生态系统中细菌群落之间的相互关系。以青藏高原南部枪勇冰川、径流和湖泊为研究样地进行冰川、径流和湖泊细菌群落研究。通过Illumina Miseq高通量测序的方法对7、8、9和11月份枪勇冰川雪、径流和湖泊的细菌群落进行了研究,结果显示:(1)枪勇冰川8月份雪中细菌群落主要类群为 Betaproteobacteria(19%),Gammaproteobacteria(17%)和Bacteroidetes(16%),雪中细菌群落组成与Cl-离子和NO3-离子关系最显著。不同优势类群的相对丰富度受雪中不同化学离子的影响,Betaproteobacteria与DOC、Na+和SO42-显著正相关。Gammaproteobacteria与TN、Cl-和NO3-显著正相关。冰雪样品的细菌群落在短时间(4天)内出现明显改变(p<0.05)。(2)径流中的细菌群落中优势的细菌类群在7-9月份为Bacteroidetes,在11月为Gammaproteobacteria。Bacteroidetes和Gammaproteobacteria的相对丰富度与水体中的TN(总氮)、Ca+、Mg2+、K+、Na+和Cl-浓度呈现显著正相关。冰川径流细菌群落组成与TN和NO3-浓度的相关性最显著,说明TN、NO3-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+和Cl-的浓度变化在影响径流水体细菌群落组成上起到重要作用。(3)枪勇湖水4个月份(7、8、9和11月)最优势细菌类群在Planctomycetes和Gammaproteobacteria类群之间变化,但3个月(7、9和11月)的最优势类群为在氮循环中起到重要作用的Planctomycetes类群。Planctomyeetes类群相对丰富度只随深度发生显著的变化。Gammaproteobacteria类群的相对丰富度则与Ca2+,Mg2+,K+,Na+和SO42-显著正相关。推测可能是水体中化学离子浓度的变化导致了最优势类群的变化。RDA分析显示,温度和Na+离子是影响枪勇湖泊细菌群落组成的最主要因素,说明温度和径流中高浓度离子水体的补给作用会显著的影响下游湖泊中细菌群落的组成。(4)综合8月份冰雪、径流和湖泊的研究结果显示,3种环境中共有细菌种类占各自环境细菌种类的20%左右,较高比例的共有细菌种类说明不同环境之间可能存在细菌交流。冰雪与径流的共有细菌种类占径流细菌种类的36%。径流与湖泊共有细菌种类占湖泊全部细菌种类的34%,推测冰川径流水体中的细菌可能来自于冰雪而湖水中的细菌可能多数来自径流的补给。但在不同环境存在明显不同的优势类群,可能说明在不同环境中的细菌群落发生了演替,导致冰雪、径流和湖泊中存在适应于本地环境的细菌类群。
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