五大连池火山堰塞湖沉积物中趋磁细菌的水平和垂直分布

五大连池火山堰塞湖沉积物中趋磁细菌的水平和垂直分布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(Magnetotacticbacteria,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(multicellularmagnetotacticprokaryotes,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。Magnetococc