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Water Research:污水为主的河流低渗区,氧化还原梯度驱动的微生物群落模式和分子生态网络

发表时间:2024-02-07 16:09

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文章信息

标题:污水为主的河流低渗区,氧化还原梯度驱动的微生物群落模式和分子生态网络

**作者:王玉明

通讯作者:王龙飞&李轶

通讯单位:河海大学

期刊:Water Research

影响因子:12.8

DOI:10.1016/j.watres.2023.120900

摘要

污水排放对受纳水体的影响一直是研究的热点。然而,关于微生物群落在底栖带(HZ)中对微环境变化(例如,溶质输送和氧化还原梯度变化)的响应模式,目前信息有限。本研究以两条代表性的受排放主导的河流为模型系统,通过零模型和中性模型方法,解析了浅层河床沉积物中好氧和亚好氧区域的细菌群落动态和组装模式。观察到群落组成的细菌动态主要受环境过滤驱动,即环境变量的影响大于地理距离,即沉积物深度。夏季采集的样本中的群落主要由随机性塑造,其中在好氧区域(约39%)的均质选择占比较高,而在亚好氧区域(约23%)则较低。确定性过程对好氧区域样本的群落结构贡献更为复杂,而在亚好氧区域则减弱了物种间的相互作用。非中性群落的丰富度和丰度被证实在好氧区域起来决定性作用。关键物种,如“连接者”和“网络中心”,在冬季采集的样本和好氧区域的样本中主导了群落组成的变化。β-最近种指数与溶解有机氮(DON)和硝酸盐之间的显著正相关关系,突出了它们通过确定性选择压力在好氧区域群落组装中的关键作用。冬季群落转变的氮物种重要性阈值(ΔDON: 2.81 mg-N/L, ΔNO3−: 1.09 mg-N/L)低于夏季,这可能意味着在较冷的季节应建立更严格的排放质量标准。综合来看,我们的工作首次揭示了氧化还原分带在驱动HZ微生物群落组成中的作用,这对于指导受排放主导的河流生态修复过程具有重要意义。

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曼哈顿图显示,在(a)冬季和(b)夏季采集的样本中,细菌OTU在门水平上发生了变化。OTU富集或贫化分别为全三角形或空心三角形,而没有显著OTU为全圆形。每个点的颜色表示OTU的不同分类隶属关系。通过随机森林分析从(c)冬季和(d)夏季。曼哈顿图显示,在(a)冬季和(b)夏季采集的样本中,细菌OTU在门水平上发生了变化。显著富集或贫化的OTU分别为全三角形或空心三角形,而没有显著的OTU为全圆形。每个点的颜色代表OTU的不同分类隶属关系。通过随机森林分析,从(c)冬季和(d)夏季采集的样本中确定了可变氧化还原区的关键分类群。

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NCM(a-c,e-f)解释了随机和确定性过程对细菌群落租车的相对重要性。实线和黑色虚线分别表示预测周围的NCM和95%置信区间的**拟合。ASV在预测上方、下方和内部的出现分别用蓝色、深灰色和红点表示。Nm、N、m和R2分别表示元群落大小乘以迁移、序列号、群落的迁移潜力和模型的拟合度。生态位宽度(d和h)和控制可变氧化还原区群落聚集和周转的生态过程的量化(i和j)。


Yuming Wang, Yutao Wang, Jiahui Shang, Longfei Wang, Yi Li, Ziyi Wang, Yina Zou, Wei Cai, Linqiong Wang, Redox gradients drive microbial community assembly patterns and molecular ecological networks in the hyporheic zone of effluent-dominated rivers, Water Research, Volume 248, 2024, 120900, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120900.


文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135423013404?via%3Dihub


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