城市环境所揭示亚热带水库细菌和浮游植物同步动态与网络关系

        细菌和浮游植物是水生生态系统的关键和丰富的组成部分,是水生微生物食物网的基础,在维持生态系统结构和功能方面起着关键作用。在水生微生物食物网中,细菌和浮游植物可以相互影响。这些相互作用包括互利共生、竞争和寄生,影响微生物的丰度、多样性、群落组成和生态功能。过去的研究工作提出了浮游植物演替可能影响细菌群落动态的假设,因为不同的浮游植物群落会导致细菌群落可利用有机质的数量和质量方面的差异。许多研究试图检验这一假设,然而,这些研究由于没有直接检验浮游植物群落演替对细菌群落组成时间变化的相对贡献而存在很大的潜在局限性。因此,浮游植物群落演替影响细菌群落组成变化的程度在很大程度上仍是未知的。

       中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组(杨军团队)采用定量PCR和454焦磷酸测序方法定量分析16S rRNA基因并采用显微镜观测方法分析藻类,在物种和群落水平研究了一个亚热带水库(汀溪水库)细菌和浮游植物群落的相互关系,并测定了汀溪水库浮游植物群落演替对细菌群落组成时间变化的相对贡献。研究发现浮游植物呈现蓝藻优势和硅藻优势两种稳态的季节演替规律,基于判别分析能够精确预测细菌操作分类单元的分布和丰度。关联网络揭示了在46个优势细菌操作分类单元中有38个与浮游植物显著相关。更加有趣的是,关系网中正相关占主导,这表明在汀溪水库中浮游植物和细菌的促进关系比抑制关系更加重要。除此之外,一些细菌类群与微囊藻的关系密切,它们隶属于酸杆菌、放线菌和变形菌。结构方程模型表明浮游植物群落的演替解释了细菌群落组成的大部分时间动态。因此,在水库中浮游植物群落演替显著主导细菌群落的动态。该研究提供了有关微生物相互作用的新信息以及驱动水生态系统中微生物浮游生物群落组成变化的可能机制。研究成果以Synchronousdynamics and correlations between bacteria and phytoplankton in a subtropicaldrinking water reservoir为题发表于环境生态领域国际期刊FEMS Microbiology Ecology, 2014, 90:126–138 (SCI二区,IF=3.495)。城市环境所刘乐冕副研究员为第一作者,杨军研究员为通讯作者。该研究得到了国家高技术研究发展计划(863计划)、国家自然科学基金、福建省杰出青年科学基金和中国科学院青年人才领域前沿项目的资助。

      原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1574-6941.12378

亚热带水库细菌与浮游植物网络关系

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