【摘 要】
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湖泊细菌群落是水生态系统中的重要组成部分,对水生态系统的物质和能量循环产生直接或间接的影响。附生细菌群落（EBC）浮游细菌群落（PBC）和底栖细菌群落（BBC）对淡水湖的生物地球化学过程都具有重要意义。然而,对湖泊细菌群落的群落多样性、物种间相互作用和群落组装机制的认识尚不够深入。本研究的目的是调查湖泊不同时期附生细菌群落的时间演变特征、不同介质中细菌群落季节性差异以及影响细菌群落的主要环境因素。
【基金项目】
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国家自然科学基金（41867056）； 贵州省科技计划项目（2021470）；
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湖泊细菌群落是水生态系统中的重要组成部分,对水生态系统的物质和能量循环产生直接或间接的影响。附生细菌群落（EBC）浮游细菌群落（PBC）和底栖细菌群落（BBC）对淡水湖的生物地球化学过程都具有重要意义。然而,对湖泊细菌群落的群落多样性、物种间相互作用和群落组装机制的认识尚不够深入。本研究的目的是调查湖泊不同时期附生细菌群落的时间演变特征、不同介质中细菌群落季节性差异以及影响细菌群落的主要环境因素。采用16S r RNA基因高通量测序方法,对收集自中国贵州草海7月到11月的83份水、沉积物和两种附植生物膜样本进行测序。分析了附生细菌、浮游细菌和底栖细菌群落结构;通过系统发育分子生态网络分析,解释了不同细菌群落的相互作用模式;基于零模型的统计方法阐明确定性和随机因素在细菌群落中的相对重要性。总的来说,这项工作有望提高对湖泊细菌群落的理解。通过研究得到以下结论:（1）7月（18.1±0.3℃）到11月（9.5±1.2℃）,水温显著降低（p＜0.001）。7月份NH4+-N、TP、p H显著高于10月11月。不同时期水体中Chl a和SD没有显著差异（wilcox检验,p＞0.05）。（2）两种植物具有相似的附生细菌群落组成。附生细菌群落群落结构表现出明显的时间演替。附生细菌群落多样性差异可能与附生生物膜发展过程密切相关。Gammaproteobacteria是不同介质细菌群落都具有的优势种。不同月份附生细菌群落丰富度（Chao1指数）和群落多样性（即系统发育多样性和Shannon多样性）都具有显著差异（p＜0.05）。浮游细菌与底栖细菌群落在不同月份群落丰富度（Chao1指数）和Shannon多样性指数都没有显著差异（p＞0.05）。不同介质间,细菌群落丰富度（Chao1指数）和群落多样性（即系统发育多样性和Shannon多样性）具有显著差异（Wilcoxon test,p＜0.05）。（3）非度量多维尺度（NMDS）分析结果显示附生细菌群落与浮游细菌群落β-多样性在不同季节表现出明显的季节性变化。底栖细菌群落没有明显的季节性变化,但底栖细菌在上下游具有显著差异（p＜0.05）。冗余分析（RDA）以及Mantel test相关性分析结果显示,WT是对细菌群落影响最大的环境因子。（4）细菌群落不同季节的网络共现模式显示,附生细菌群落共现模式的连通性和复杂性随着时间逐渐增强。10月11月附生细菌群落网络共现模式相较于其他月份更加复杂,且具有更多的关键物种。11月浮游细菌群落网络共现模式复杂性高于7月。不同季节底栖细菌群落网络没有明显差别,在拓扑特征上具有较强的季节性稳定性。浮游与附生细菌群落比底栖细菌群落在共现模式上表现出更强的季节性变化。Gammaproteobacteria,Alphaproteobacteria,Actinobacteria是不同介质细菌群落网络主要包含的共同物种。（5）零模型分析结果显示,附生细菌群落构建主要受异质选择（βNTI＞+2）（57%）的控制。其次受扩散限制（-2＜βNTI＜2）（22%）和同质选择（βNTI＜-2）（21%）的影响。浮游细菌群落构建受异质选择（βNTI＞+2）（33.3%）,扩散限制（-2＜βNTI＜2）（33.3%）和同质选择（βNTI＜-2）（33.3%）的影响。底栖细菌群落构建受异质选择（βNTI＞+2）（56.7%）,扩散限制（-2＜βNTI＜2）（33.3%）和同质选择（βNTI＜-2）（10%）的影响。在所有季节,确定性过程是决定不同介质中细菌群落装配的主要力量。然而,在沉积物与附植生物膜中随机过程的相对占比不同。11月随机性过程在底栖细菌群落的相对占比高于7月。而附生细菌群落11月确定性过程相对贡献强于7月。附生细菌群落确定性过程的相对重要性随着时间逐渐增强。浮游细菌不同季节确定性过程的相对贡献没有明显变化。底栖细菌群落确定性过程的相对重要性随着时间逐渐减弱。总之,这些发现为理解细菌群落的时间演变提供了见解。
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