微生物在全球尺度上具有一定的地理分布格局,其多样性和分布与生存环境密切相关,纬度、总氮、总碳、盐度、pH等都可能对微生物分布产生影响。趋磁细菌(Magnetotactic bacteria,MTB)是一类能沿磁场方向作定向运动的微生物,其广泛分布于海洋、湖泊以及土壤等不同水陆生境中。研究发现,MTB的分布具有尺度依赖性。在全球尺度上,盐度可能是MTB分布差异和多样性变化的驱动因子之一。在区域尺度上,深海和半深海中MTB的垂直分布可能受硝酸盐或其他氮氧化物的驱动。目前MTB多样性的研究主要集中在淡水和海洋沉积物,对火山堰塞湖沉积物中MTB的研究较少,并且缺少在较小尺度区域上MTB的多样性和分布的系统研究。五大连池火山堰塞湖可划分为开放型水体、半封闭型水体和封闭型水体,且不同水体湖泊之间的pH值跨度大,并含有丰富的铁和硫元素。因此,本研究选取五大连池中8个火山堰塞湖作为研究地点,收集沉积物在水平和垂直尺度中的MTB,利用扫描电子显微镜技术观察MTB的形态多样性,运用高通测序技术解析MTB的系统发育多样性,同时探讨MTB在不同水体类型、同一水体类型不同湖泊、同一湖泊不同位点的MTB在水平与垂直尺度上的分布规律。结合相应的环境因子,研究环境因子对MTB在水平和垂直分布上的影响。五大连池火山堰塞湖中MTB的形态多样性结果显示,8个不同水体的火山堰塞湖沉积物中MTB的形态多样,主要包括球形、杆形、梭形、空心球形和多细胞聚集体(multicellular magnetotactic prokaryotes,简称MMPs)等。其中梭形和空心球形的MTB在目前的研究中还没有报道,有待我们进一步去研究。不同水体类型湖泊中MTB的水平和垂直分布的分析结果显示,MTB在水平尺度上的物种组成和丰度的相似性随湖泊由南至北分布增加。MTB在垂直尺度上的群落多样性呈下降走势。Proteobacteria在水平和垂直尺度上的门水平上均占主导地位,Acinetobacter在水平和垂直尺度上的属水平上占据优势。在不同水体类型湖泊中,MTB的空间分布主要受硫化物、亚铁和全磷的驱动。同一水体类型不同湖泊中MTB的水平和垂直分布的分析结果显示,MTB在水平尺度上的群落多样性和物种丰度走势存在差异。半封闭型水体中的MTB在垂直尺度上的群落多样性呈下降走势,且物种组成和丰度变化呈上升走势。Proteobacteria和Thaumarchaeota在水平和垂直尺度上的门水平中占主导地位,Magnetococucs和Acinetobacter在水平和垂直尺度上的属水平上占据优势。在同一水体类型不同湖泊中,MTB的空间分布主要受亚铁、盐度和pH的驱动。同一湖泊不同位点中MTB的水平和垂直分布的分析结果显示,三池、月牙泡和药泉湖的不同位点中的MTB在水平尺度和垂直尺度上的群落多样性和物种丰度走势存在差异。Proteobacteria和Woesearchaeota_[DHVEG-6]在水平和垂直尺度上的门水平上占主导。三池、月牙泡和药泉湖不同采样点中属水平上群落组成存在差异,多是一些未培养的菌群占优势。在同一湖泊不同位点中,MTB的空间分布主要可溶性总铁、全磷、pH的驱动。综上所述,五大连池火山堰塞湖中MTB在较小尺度区域上具有一定的分布格局。其中形态多样性上发现了梭形和空心球形的MTB。MTB在较小尺度区域上的水平和垂直分布上受水体类型的影响。Proteobacteria在MTB门水平中占主导地位,Woesearchaeota—[DHVEG-6]和 Thaumarchaeota 也占很大比例。Magnetococcus和Acinetobacter在MTB属水平上占据优势。五大连池火山堰塞湖中,MTB在水平尺度上主要受pH的影响,在垂直尺度上受亚铁、硫化物、全磷的影响最大。