项目文章|水体微生物多样性新年又一弹!

  • 2018-03-22 15:39:34
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喜报:近日,美吉客户北京大学倪晋仁院士团队在国际著名学术期刊《Microbiome》发表了题为“Integrated biogeography of planktonic and sedimentary bacterial communities in the Yangtze River”的研究性文章,通过16S 微生物多样性测序分析长江流域浮游沉积菌群,对长江流域浮游沉积菌群的生物地理学进行了研究。

话说水体微生物多样性高分文章越来越难发,但有些老师可能会说NO!那么疑问来了:做水体微生物研究,你关注过高原污水中的微生物多样性吗(只要功夫深(Beautiful artworks),九个样本照样发高分文章!http://interact.boguao.com/article/detail/111)?你想到从河流微生物的共现性网络(项目文章|少量样本发高分又一力作!http://interact.boguao.com/article/detail/116)出发研究水体微生物多样性吗?很显然,答案也是NO! 因此,之所以大家认为水体微生物多样性高分文章越来越难发,那是因为我们的ideas定位不够新颖!这不,我们的客户以4300公里长江流域内浮游和沉积菌群的时空分布为研究出发点,成功实现了水体微生物多样性高分文章的发表!话不多说,下面就让小美来带领各位一睹为快吧~

研究背景:

河流在大陆和海洋生物地理化学循环过程中发挥着重要作用,水流扮演着承载生物和非生物物质的角色,而沉积物是营养物质循环的来源。以往对河流生物多样性的研究主要关注无脊椎动物或鱼,却很少去报道河流生态系统中相关细菌群落的组成。细菌群落对河流生态系统的生物地球化学循环是至关重要的,然而,目前人们对大型河流浮游沉积菌群的生物地理学却知之甚少。本研究首次对长江流域浮游沉积菌群的生物地理学进行研究,以此来解释地形和人为干扰对河流微生物的影响。

 

实验设计:

 

重要结果:

1长江流域细菌群落的时空模式

在沉积物和水体样品中分别发现2124和563个持续的细菌OTUs,隶属于13个细菌门,季节相关OTUs的系统发育分布分析揭示:这些门通常来自秋季相关OTUs或春季相关OTUs,而不是两个季节相关OTUs的混合(图1a和c);季节对微生物群落结构的影响与监测结果及网络分析中同一门水平下季节性OTUs的共现性相一致(图1b和d)。

图1。 春季、秋季水体样品和沉积物样本中OTUs的分布模式图

 

2 不同取样点微生物组成有差异

水体样品和相应的沉积物样品中的微生物群落组成存在差异,水体样品中微生物群落组成具有明显的季节性分布,而沉积物样本却没有明显的季节性分布(图2)。

图2. 280个取样点中微生物群落组成差异的NMDS分析

 

3 树状距离(dendritic distance)能更好地描述细菌群落的空间相似性

与水体样相比,沉积物样本的微生物群落相似性矩阵与树状距离具有更紧密的相关性,表明平均树状距离更加适合用来描述秋季沉积物样本和春季水体样本细菌群落的相似性(图3)。

图3. 春季水体样品(a)和沉积物样品(b)以及秋季水体样品(c)和沉积物样品(d)中细菌群落的平均树状距离和Bray-Curtis相似性的关联分析

 

4 地貌影响水体和沉积物样品中的细菌群落分布

影响菌群的地貌包括山脉、丘陵、盆地、丘陵-山脉、平原。LEfSe分析揭示:这5个不同地貌类型的水体样品和沉积物样品中分别检测到30和70个差异类群,这些显著富集的类群为区分长江流域不同地貌微生物群落结构的主要特征提供了一个良好的指示(图4)。

 


图4。 五个不同地貌类型水体样品(a)和沉积物样品(b)中微生物群落组成的LEfSe分析

 

5 水坝影响菌群多样性

由于两座水坝造成了严重河床冲刷,下游沉积物中菌群多样性急剧下降(图5)。

图5. 三峡大坝(a)和溪洛渡大坝(b)上游(红色)和下游(绿色)沉积物样品中显著性差异的OTUs的Bubble图分析

 

研究结论:

本研究填补了世界上的最大河流之一即长江细菌群落研究领域的空缺,同时揭示在遭受不同自然和人为干扰的河流中,浮游沉积菌群对维持其细菌生物地理模式完整性的重要性。

 

参考文献:

Liu T, Zhang A N, Wang J, et al. Integrated biogeography of planktonic and sedimentary bacterial communities in the Yangtze River[J]. Microbiome, 2018, 6(1): 16.


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