城市環(huán)境所在河流水庫水體中微生物殘體DNA干擾微生物多樣性方面獲進(jìn)展

  微生物殘體DNA廣泛存在于陸地和水域生態(tài)系統中。從水環(huán)境樣品中提取的微生物DNA通常來(lái)自活體微生物和死亡微生物殘體。環(huán)境DNA高通量測序技術(shù)的應用，顯著(zhù)提高了微生物群落檢測的效率和通量，而無(wú)法區分微生物細胞的死活狀態(tài)。因此，基于環(huán)境DNA的微生物群落分析會(huì )造成一些微生物多樣性和群落組成的錯誤估計。已有研究使用疊氮溴化丙錠（Propidium monoazide，PMA）染色方法，可選擇性地結合死細胞DNA，進(jìn)而抑制PCR擴增。同時(shí)，PMA處理與高通量測序技術(shù)相結合，能夠區分死活微生物，實(shí)現活體微生物群落分析。然而，以往研究集中在土壤環(huán)境或者細菌群落，而未對河流水庫水體中浮游細菌和真核微生物群落進(jìn)行系統研究。 

  中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所水生態(tài)健康研究組（楊軍團隊）以亞熱帶河流水庫浮游微生物為研究對象，利用PMA處理水體中死亡微生物的DNA，結合16S rRNA和18S rRNA基因擴增子測序，對水體中總體和活體微生物群落時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)行比較研究。結果表明，PMA處理和未處理的細菌和微型真核生物群落組成存在顯著(zhù)差異，微生物殘體DNA的去除對微型真核生物群落的組成影響更強烈。微生物殘體DNA的存在導致擬桿菌門(mén)（Bacteroidota）和硝化螺旋菌門(mén)（Nitrospirota）的相對豐度被低估，而其他細菌門(mén)類(lèi)沒(méi)有顯著(zhù)變化。微型真核生物群落中，微生物殘體DNA去除后，一些浮游植物（如綠藻門(mén)、甲藻門(mén)和褐藻門(mén)）和真菌相對豐度顯著(zhù)增加，絲足蟲(chóng)和纖毛蟲(chóng)的相對豐度顯著(zhù)降低。此外，微生物殘體DNA的去除，削弱了跨營(yíng)養級微生物共存網(wǎng)絡(luò )的大小和復雜性，改變了環(huán)境因子與微型真核生物群落組成之間的相關(guān)性。然而，在PMA處理和未處理樣品之間，細菌或微型真核生物群落的時(shí)間周轉率無(wú)顯著(zhù)差異�？偟膩�(lái)說(shuō)，水體中微生物殘體DNA存在情況下，基于環(huán)境DNA分析中可能會(huì )模糊活體微生物群落組成、共生網(wǎng)絡(luò )及其與環(huán)境因素之間的關(guān)系。未來(lái)研究有必要對淡水生態(tài)系統中微生物殘體DNA的豐度、衰減率和功能開(kāi)展深入研究。該研究聚焦水環(huán)境中總體和活體微生物群落的組成與變化，有助于剖析河流水庫微生物群落演替過(guò)程與機制。 

  相關(guān)研究成果以Relic DNA obscures DNA-based profiling of multiple microbial taxonomic groups in a river-reservoir ecosystem為題，發(fā)表在《分子生態(tài)學(xué)》（Molecular Ecology）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、福建省中國科學(xué)院STS計劃配套項目、中國水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調控國家重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放基金等的支持。

來(lái)源：城市環(huán)境研究所

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