寇文伯，黃正云，張 杰，劉倩純，劉芳鵬，劉以珍，吳 蘭,*

1 江西省分子生物學(xué)與基因工程重點實驗室，南昌大學(xué)，南昌 330031 2 南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，南昌 330031

鄱陽湖湖泊細(xì)菌群落組成及結(jié)構(gòu)
——以松門山為例

寇文伯1,2，黃正云2，張 杰1,2，劉倩純1,2，劉芳鵬1,2，劉以珍1,2，吳 蘭1,2,*

1 江西省分子生物學(xué)與基因工程重點實驗室，南昌大學(xué)，南昌 330031 2 南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，南昌 330031

于2011年5月在鄱陽湖——松門山湖區(qū)采集底泥與表層水樣，分別提取了表層水體浮游和底泥微生物基因組DNA，利用454高通量測序技術(shù)對細(xì)菌的16S rRNA基因進(jìn)行了序列測定，分析了湖泊底泥細(xì)菌、水體浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果顯示：底泥細(xì)菌OTUs(Operational Taxonomic Units)為1454，表層水體浮游細(xì)菌OTUs為269；底泥細(xì)菌群落比表層水體更加多樣化，底泥細(xì)菌的物種數(shù)大大多于表層水體。同時，底泥細(xì)菌群落與表層浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異。物種分類顯示鄱陽湖底泥細(xì)菌種類隸屬于20門，228屬，其中優(yōu)勢種群為δ-變形菌綱(Deltaproteobacteria)、β-變形菌綱(Betaproteobacteria)和疣微菌門(Verrucomicrobia)；表層水體浮游細(xì)菌隸屬于13門116屬，優(yōu)勢種群為β-變形菌綱、擬桿菌門(Bacteroidetes)和放線菌門(Actinobacteria)。結(jié)果進(jìn)一步揭示，無論是浮游細(xì)菌群落還是沉積物細(xì)菌群落，優(yōu)勢細(xì)菌種群的基因型多樣性更高。

細(xì)菌多樣性；細(xì)菌群落組成；高通量測序；鄱陽湖

湖泊生態(tài)系統(tǒng)在全球及區(qū)域地球化學(xué)循環(huán)中都發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，而細(xì)菌作為有機(jī)化合物的主要分解者, 通過分解有機(jī)污染物為小分子產(chǎn)物, 來影響和調(diào)節(jié)水體環(huán)境, 實現(xiàn)水質(zhì)的凈化[1]，并在一定程度上反映水體污染特征及其生態(tài)功能演變，因此，細(xì)菌在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中作用的研究日益受到重視。研究細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性，對了解群落結(jié)構(gòu)間的動態(tài)變化及其生態(tài)功能、闡明群落與生境、功能間的具體聯(lián)系及維護(hù)湖泊生態(tài)環(huán)境具有重要意義[2]。

鄱陽湖是我國最大的淡水湖泊，在涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄洪水、調(diào)節(jié)氣候、降解污染保護(hù)土壤、營養(yǎng)循環(huán)等方面具有重要生態(tài)功能[2]，是目前少數(shù)未受到嚴(yán)重污染的淡水湖泊之一，也是具有國際意義的水禽繁殖與遷徙棲息地，具有維護(hù)生物多樣性等特殊功能。目前針對鄱陽湖的研究主要集中在重金屬含量、水文特征、水質(zhì)分析及植被的生物多樣性等方面[3-5]，對湖泊水體和微生物的報道相對較少，僅見本實驗室前期相關(guān)工作[6]。

此次工作采用454焦磷酸測序技術(shù)，研究了鄱陽湖松門山湖區(qū)底泥沉積物與表層水體中細(xì)菌的物種組成、群落結(jié)構(gòu)及多樣性。為進(jìn)一步探討鄱陽湖底泥與表層水體水質(zhì)演變特征提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及處理

文章所用數(shù)據(jù)來自于2011年5月對鄱陽湖的調(diào)查，采樣點為鄱陽湖—松門山處(29°12′26.9″N，116°11′28.0″E)(圖1)。樣品采集分別利用抓斗式采泥器和2 L有機(jī)玻璃采水器進(jìn)行，采集底泥沉積物樣品和湖泊表層0.5 m深水樣。底泥和湖水樣品均采用重復(fù)三點法取樣，即湖中央為一點，從中央向兩側(cè)延伸200m至500m各1點。底泥與水樣分別保存在聚乙烯瓶(70%酒精消毒處理)與聚乙烯薄膜自封袋中，低溫運回實驗室。

1.2 湖泊細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)測定

水樣用濾膜過濾(0.22 μm，Milipore)后采用溶菌酶-SDS-凍融相結(jié)合的方法[7]進(jìn)行微生物基因組DNA的提取，底泥微生物基因組DNA提取則直接利用土壤DNA提取試劑盒(Power SoilTMDNA Isolation Kit, MOBIO, USA)進(jìn)行，將樣品的3個重復(fù)樣分別提取基因組DNA后再混合，以降低提取過程中的操作誤差給實驗結(jié)果帶來的影響。細(xì)菌16S rRNA片段采用454 GS Junior測序儀進(jìn)行測序(美國肯特州立大學(xué)完成)，測序引物選用16S rRNA通用引物530F(5′-CCA TCT CAT CCC TGC GTG TCT CCG ACT CAG-3′)和1110R(5′-CCT ATC CCC TGT GTG CCT TGG CAG TCT CAG GGG TTN CGN TCG TTG-3′)(引物含有454接頭和標(biāo)簽序列)，PCR擴(kuò)增區(qū)域為V3-V6區(qū)，擴(kuò)增片段電泳檢測后進(jìn)行454測序。

圖1 鄱陽湖采樣位置Fig.1 Sampling station in the Poyang Lake

1.3 序列分析

序列使用Mothur v1.33.1[8]軟件包進(jìn)行檢查并去除嵌合體，篩選有效序列。將有效序列相似性≥97%的序列歸為同一分類操作單元(OTU)，繪制稀疏曲線，計算Chao1物種豐富度指數(shù)，覆蓋度，在底泥與浮游細(xì)菌序列中隨機(jī)抽取同等數(shù)目的序列后，計算shannon指數(shù)，invsimpson指數(shù)用以評價細(xì)菌群落的多樣性及豐富度。對OTUs進(jìn)行l(wèi)ibshuff檢驗以檢驗水體與底泥細(xì)菌群落是否具有相同的結(jié)構(gòu)。RDP v9[9]用于16S rRNA序列的分類，以高階細(xì)菌分類法80%的置信度作為閾值。根據(jù)得到的菌種分類信息繪制水體與底泥菌種間的韋恩圖。上述分析過程及圖表繪制均由Mothur v1.33.1及Microsoft Excel 2013完成。對不同菌種的相對豐度與不同菌種OTUs的數(shù)目使用NCSS 2007[10]進(jìn)行相關(guān)性分析。

1.4 序列索取號

將鄱陽湖代表性細(xì)菌16S rRNA序列提交至NCBI數(shù)據(jù)庫，水體細(xì)菌序列號為KF008723-KF009052，底泥序列號為SRR1040439。

2 結(jié)果與分析

2.1 序列統(tǒng)計和細(xì)菌多樣性

為了解鄱陽湖表層水體和底泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的差異性，將樣品微生物DNA分別進(jìn)行了454焦磷酸測序，底泥細(xì)菌和表層浮游細(xì)菌得到的16S rRNA基因片段總數(shù)分別為3625/ 2126(表1)，底泥細(xì)菌與表層浮游細(xì)菌中OTUs總數(shù)為1648。

表1 鄱陽湖底泥和表層水體細(xì)菌OTUs多樣性分析Table 1 Analysis of OTUs diversity of bacterial communities from sediment and surface-water

SS:泥樣品surface sediment；SW:表層水樣surface water

圖2 底泥與表層水體細(xì)菌稀疏曲線分析 Fig.2 Rarefaction curve analysis of OTUs of the bacterial from sediment and water column

覆蓋度和稀疏曲線用來評估所測序列庫容中環(huán)境微生物的種類和數(shù)量，結(jié)果見圖2和表1。底泥細(xì)菌和表層浮游細(xì)菌的覆蓋度分別為74.9%和93.8%(表1)。稀疏曲線結(jié)果顯示：底泥細(xì)菌庫容近似一條直線，沒有隨序列數(shù)量增加而達(dá)到一個平臺；而表層浮游細(xì)菌稀疏曲線則趨于平緩(圖2)。結(jié)果表明，底泥細(xì)菌與表層浮游細(xì)菌所測序列庫容都可以較好的反映細(xì)菌群落的種類與數(shù)量，其中浮游細(xì)菌庫容基本涵蓋了湖泊水體中所有細(xì)菌種群，來自底泥的樣品沒有獲得細(xì)菌群落的全部多樣性。結(jié)果進(jìn)一步提示，鄱陽湖底泥中蘊藏著豐富的微生物資源。

細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的整體差異通過libshuff檢驗進(jìn)行，結(jié)果表明底泥細(xì)菌和表層浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)是顯著不同的(P<0.025)，底泥中OTU的數(shù)目明顯高于表層水體中OTU數(shù)目。在底泥與浮游細(xì)菌數(shù)據(jù)中隨機(jī)抽取同等數(shù)量的序列后，進(jìn)一步通過多樣性指數(shù)評估細(xì)菌群落多樣性，在OTU水平，底泥與表層水體樣品的Shannon指數(shù)和Invsimpson指數(shù)分別為6.51/4.18、484.41/20.66(表1)，結(jié)果表明，底泥的細(xì)菌群落多樣性顯著高于浮游細(xì)菌，該結(jié)果進(jìn)一步支持鄱陽湖底泥群落比浮游細(xì)菌群落更加多樣化的結(jié)論。豐富度指數(shù)Chao1表明，底泥樣品中的物種數(shù)要遠(yuǎn)多于表層水體，Chao1值預(yù)測底泥中OTU數(shù)目約為3177，為浮游細(xì)菌中的6倍。另外基于Chao1物種豐富度指數(shù)，底泥細(xì)菌中45%的OTUs被發(fā)現(xiàn)，浮游細(xì)菌中58%的OTUs被發(fā)現(xiàn)。

2.2 鄱陽湖細(xì)菌群落的物種組成

RDP v9對1648個OTUs的分類結(jié)果表明，鄱陽湖總數(shù)為5751的序列中至少有20個不同的細(xì)菌門，底泥細(xì)菌與浮游細(xì)菌門相對豐度如圖3所示。其中鄱陽湖底泥細(xì)菌隸屬于20個門，變形菌門(Proteobacteria, 47%)、疣微菌門(Verrucomicrobia, 13%)比例最大，其次為酸桿菌門(Acidobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、放線菌門(Actinobacteria)和厚壁菌門(Firmicutes)，共占18%。浮游細(xì)菌隸屬于13個門，變形菌門(51%)、擬桿菌門(22%)、放線菌門(16%)占主導(dǎo)地位，其次為疣微菌(5%)，其他一些觀察到的門類比例較低(6%)，包括浮霉菌門(Planctomycetes, <0.6%)、芽單胞菌門(Gemmatimonadete, <0.4%)等。

圖3 底泥與表層水體樣品在門水平的細(xì)菌組成Fig.3 Bacterial composition at phylum level of sediment sample and water column sampleGammaproteobacteria γ-變形菌綱；Deltaproteobacteria δ-變形菌綱；Betaproteobacteria β-變形菌綱；Alphaproteobacteria α-變形菌綱；Acidobacteria 酸桿菌門；Actinobacteria 放線菌門；Armatimonadetes 裝甲菌門；Bacteroidetes 擬桿菌門；Chlamydiae 衣原體門；Chlorobi 綠菌門；Chloroflexi 綠彎菌門；Deinococcus-Thermus 異常球菌-棲熱菌門；Elusimicrobia 迷蹤菌門；Fusobacteria 梭桿菌門；Gemmatimonadetes 芽單胞菌門；Nitrospira 硝化螺旋菌門；Planctomycetes 浮霉菌門；Spirochaetes 螺旋體門；Verrucomicrobia 疣微菌門；BRC1、TM7、WS3 未定菌；unclassified 未分類；other 其他細(xì)菌

與浮游細(xì)菌相比，底泥細(xì)菌群落的特點是物種更加多元。底泥細(xì)菌除包括了浮游細(xì)菌所具有的全部門類外，另有7個獨有門，分別為綠菌門(Chlorobi)、綠彎菌門(Chloroflexi)、恐球菌-棲熱菌門(Deinococcus-Thermus)、Elusimicrobia、BRC1、TM7、WS3。另外，底泥細(xì)菌群落涵蓋的未知類群(18%)遠(yuǎn)大于浮游細(xì)菌群落的4%。值得一提的是，變形菌盡管都是底泥和浮游細(xì)菌中的優(yōu)勢種群，但它們在組成細(xì)菌群落中β-變形菌綱(14%)和δ-變形菌綱(20%)相對豐度比較大，細(xì)菌群落中則是β-變形菌綱(36%)占絕對優(yōu)勢。從細(xì)菌門的角度看，鄱陽湖松門山湖區(qū)底泥細(xì)菌與浮游細(xì)菌群落之間的種類組成差異顯著。

為了解細(xì)菌在底泥與浮游細(xì)菌中的物種組成，在屬水平進(jìn)一步進(jìn)行了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析。在屬水平，全部細(xì)菌序列至少分為267個不同的屬，其中77個屬為鄱陽湖的底泥與表層水體浮游細(xì)菌共有。151個屬為底泥細(xì)菌獨有，39個屬為浮游細(xì)菌獨有(圖4)。

圖4 底泥與表層水體樣品在屬水平的韋恩圖 Fig.4 Venn diagram at genus level of sediment sample and water column sample

底泥細(xì)菌隸屬于228個屬，豐度≥2%的屬為疣微菌門的Subdivision3generaincertaesedis(9.2%)、δ-變形菌綱的地桿菌屬(Geobacter, 3.7%)、厭氧粘細(xì)菌屬(Anaeromyxobacter，2.5%)(數(shù)據(jù)未列出)，其中厭氧粘細(xì)菌屬屬于該地底泥獨有屬，浮游細(xì)菌未見。結(jié)果提示，該三大類屬是鄱陽湖底泥細(xì)菌中的常見屬。浮游細(xì)菌隸屬于116個屬，豐度≥2%的屬為β-變形菌綱的食酸菌屬(Acidovorax, 8.2%)、Polynucleobacter(3.8%)、氫噬胞菌屬(Hydrogenophaga,3.7%)；γ-變形菌綱的不動桿菌屬(Acinetobacter，3.3%)；鞘脂桿菌綱(Sphingobacteria)的Arcicella(2.5%)、Sediminibacterium(2.1%)；放線菌綱的Ilumatobacter(2.3%)(數(shù)據(jù)未列出)。其中包含了食酸菌屬和氫噬胞菌屬的叢毛單胞科(Comamonadaceae)在鄱陽湖浮游細(xì)菌中占絕對優(yōu)勢(24.4%)，且氫噬胞菌屬、不動桿菌屬、Polynucleobacter和Arcicella均為鄱陽湖浮游細(xì)菌獨有，底泥細(xì)菌未見。

2.3 細(xì)菌門的相對豐富度與基因型多樣性的關(guān)系

為了探討為什么在一個特定環(huán)境中細(xì)菌組成的豐富度不同，本研究對細(xì)菌門豐度和基因型多樣性之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究。結(jié)果見圖5。結(jié)果表明：無論浮游還是沉積物細(xì)菌群落，優(yōu)勢細(xì)菌種群的基因型多樣性更高，在底泥和浮游細(xì)菌中細(xì)菌門(phylum)的相對豐度與門內(nèi)OTUs的數(shù)量均有很高的相關(guān)性(底泥P<0.01，r=0.887；表層水體P<0.01，r=0.981)。結(jié)果提示：不論是在鄱陽湖底泥還是水體中，相對豐度較大的細(xì)菌門比相對罕見的細(xì)菌門有更多的OTUs。并且底泥細(xì)菌與浮游細(xì)菌群落中相對豐富的細(xì)菌門的OTUs數(shù)目比較，底泥細(xì)菌多于浮游細(xì)菌。

圖5 細(xì)菌門的相對豐度與OTUs數(shù)目的相關(guān)性分析Fig.5 Relative abundance of phyla as a function of the number of unique OTUs

3 討論

鄱陽湖是淺水淡水湖泊，其底泥中最豐富的細(xì)菌為變形菌(47%)，該結(jié)果與Miskin與Tamaki等人通過對兩個淺水富營養(yǎng)化Priest Pot湖與Kasumigaura湖底泥細(xì)菌分析結(jié)果[11-12]相一致。變形菌為Priest Pot湖與Kasumigaura湖底泥細(xì)菌的最優(yōu)勢種群，且Kasumigaura湖變形菌中的主要微生物是δ-、β-、γ-，都與此次調(diào)查得到的結(jié)論相符合。本次對鄱陽湖松門山湖區(qū)的研究中，觀察到浮游細(xì)菌中最豐富的細(xì)菌門類包括變形菌門(β-、α-、γ-)、擬桿菌門和放線菌門，該結(jié)果與此前本實驗室在2006年10月對鄱陽湖老爺廟水域的調(diào)查工作[6]中得出的老爺廟水域細(xì)菌分屬于六大主要簇群(變形菌、擬桿菌、放線菌等)的結(jié)果基本一致。結(jié)果提示，鄱陽湖不同區(qū)域水體細(xì)菌組成結(jié)構(gòu)地域差異不明顯，可能是鄱陽湖屬于通江湖泊、水體流速較大所致。

就湖泊底泥和浮游細(xì)菌組成差異而言，目前研究較少。本文結(jié)果表明，鄱陽湖底泥細(xì)菌群落相比于浮游細(xì)菌群落具有更高的豐富度，并且在群落結(jié)構(gòu)、種類組成上兩者都有較大差異。本結(jié)論證實了此前Beier等人的研究成果[13]。Beier等人通過研究Fulda河流發(fā)現(xiàn)細(xì)菌群落在底泥與水體樣品間顯著不同。此外，Hu等人對九龍江流域河流生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)了底棲細(xì)菌群落的豐富度與均勻度要比浮游細(xì)菌群落更高，可能的原因是湖泊底泥環(huán)境比水體更為復(fù)雜，且底泥和水體環(huán)境差異性顯著所致[14]。另外，盡管變形菌門的細(xì)菌在鄱陽湖底泥細(xì)菌和浮游細(xì)菌中的比例都很高，但是從細(xì)菌屬的角度來看，底泥細(xì)菌和浮游細(xì)菌中的優(yōu)勢種群并不相同。雖然細(xì)菌77個屬在底泥細(xì)菌和浮游細(xì)菌中均被發(fā)現(xiàn)，但是大部分種類的細(xì)菌在底泥、浮游細(xì)菌間的分布并不均勻，如果在兩個環(huán)境間比較這些共有的細(xì)菌屬，會發(fā)現(xiàn)大部分細(xì)菌屬在一個環(huán)境中的相對豐度要遠(yuǎn)大于另一個環(huán)境，即鄱陽湖底泥表層浮游細(xì)菌在細(xì)菌“屬”層面沒有明顯的重疊。結(jié)果提示，基于“屬”的水平，相對于浮游細(xì)菌，鄱陽湖松門山湖區(qū)底泥的細(xì)菌種類可能更加豐富多樣，并且沒有特別明顯的優(yōu)勢種群。

地桿菌與厭氧粘細(xì)菌在鄱陽湖底泥細(xì)菌中是豐度相對較高的細(xì)菌屬，地桿菌和厭氧粘細(xì)菌是兩類隸屬變形桿菌δ亞綱的微生物 Fe(Ⅲ)還原細(xì)菌，廣泛分布于厭氧沉積環(huán)境，并且能夠參于變價重金屬的氧化還原、放射性金屬元素穩(wěn)定化及有機(jī)鹵化物的生物代謝過程。Cummings等人對金屬污染較嚴(yán)重(沉積了高濃度的Pb和Fe)的Coeur d′Alene淡水湖泊底泥研究中也發(fā)現(xiàn)地桿菌在該湖泊底泥中種類及數(shù)量都十分豐富[15]，本研究結(jié)果與之類似，結(jié)果暗示Fe(Ⅲ)還原細(xì)菌可能會定殖在高金屬濃度的環(huán)境中，提示鄱陽湖底泥可能受到一定程度的重金屬污染。

細(xì)菌門的相對豐度與它們的多樣性有關(guān)，按97%的相似性定義OTU是因為細(xì)菌群落并不只含有少數(shù)高豐度的基因型，而是含有大量獨特的基因型。相對豐富度高的細(xì)菌門比相對豐富度低的細(xì)菌門有更多的OTU，說明環(huán)境中不同細(xì)菌群體的豐度隨著該群體內(nèi)不同基因型的數(shù)目而改變，即環(huán)境中優(yōu)勢細(xì)菌種群的基因型更加多樣化。類似的結(jié)果也在M?ller等人的研究[16]中被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步驗證了Cohan等人提出的假說[17]：一個細(xì)菌譜系在生境中的生態(tài)成功不是因為其中少數(shù)競爭力非常強(qiáng)的物種，而是取決于它的多樣性，在細(xì)菌“種”內(nèi)存在著不同的生態(tài)型，造成生態(tài)型不同的原因則是環(huán)境的變化，不同生態(tài)型之間的基因交換使物種的競爭力得到增強(qiáng)。這個假說可以解釋為什么有些細(xì)菌可以廣泛的分布在各種環(huán)境中，比如淡水環(huán)境中的β-變形菌等。而高豐度的細(xì)菌種類是否也在地化循環(huán)及營養(yǎng)動態(tài)過程中扮演著更為重要的角色，則需要進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

(1)鄱陽湖松門山湖區(qū)細(xì)菌群落多樣性在底泥細(xì)菌與浮游細(xì)菌之間有較大差異，底泥細(xì)菌群落更加多樣化，物種更加豐富。且底泥與浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)并不相同。

(2)松門山湖區(qū)底泥細(xì)菌群落主要由δ-變形菌、β-變形菌和疣微菌組成；浮游細(xì)菌群落則主要由β-變形菌、擬桿菌和放線菌組成。

(3)鄱陽湖松門山湖區(qū)底泥、浮游細(xì)菌群落分別與來自其他淡水湖泊底泥、水體環(huán)境中的細(xì)菌群落相似。其中會定殖在高金屬濃度的環(huán)境中，具有變價重金屬的氧化還原等功能的Fe(Ⅲ)還原菌地桿菌屬細(xì)菌在底泥中相對豐度較大。

(4)底泥與浮游細(xì)菌群落在細(xì)菌門的相對豐度與其中OTUs的個數(shù)之間有顯著相關(guān)性，即優(yōu)勢細(xì)菌種群的基因型多樣性更高。

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Bacterial community structure and composition in Lake Poyang:a case study in the Songmenshan Region, China

KOU Wenbo1,2, HUANG Zhengyun2, ZHANG Jie1,2, LIU Qianchun1,2, LIU Fangpeng1,2, LIU Yizhen1,2, WU Lan1,2,*

1KeyLaboratoryofMolecularBiologyandGeneticEngineeringinJiangxiProvince,NanchangUniversity,Nanchang330031,China2SchoolofLifeSciences,NanchangUniversity,Nanchang330031,China

Lacustrine ecosystems play a critical role in regional and global biochemical cycles. Bacteria are dominant contributors to biogeochemical cycles, participating in most of the decomposition of organic material in freshwater, and are critical for the maintenance of the biodiversity and stability of lacustrine ecosystems. In addition, bacterial biomass is an important component of natural lacustrine systems. Investigating the correlations between environmental variations and microbial communities is expected to reveal how microbes tolerate different types of environmental change and to increase our understanding about microbial ecology and evolution. Such information would also enhance our understanding about microbial adaptations to different environments and their function in these environments. Lake Poyang is the largest lake in China. As one of the few lakes that are still freely connected with the river and not heavily polluted, this lake is important for the maintenance of the unique biota of the Yangtze floodplain ecosystem. However, in contrast to the contamination and the water quality of Lake Poyang, little is known about the bacteria and their ecosystem functions in Lake Poyang. In this study, genomic DNA of the microbial community was extracted from sediment and water collected in May 2011 from Songmenshan Region, Lake Poyang, China. The benthic and planktonic bacterial community structures were examined by 454 pyrosequencing of the v4-v6 16S rRNA gene region. We used OTU-based analyses to identify changes in bacterial diversity and community structure. Chao1 estimator, inverse Simpson index, Shannon index, coverage, and the rarefaction curve were used to describe the richness and diversity of separate samples collected from different environments. The libshuff test was used to describe whether benthic and planktonic bacterial communities have the same structure. In addition, correlation analysis between the abundance of bacterial phyla and their diversity in each environment was performed to reveal whether they were related to each other. Overall, the dataset comprised 5751 sequences that were affiliated toBacteria; of these, 1454 and 269 OTUs were obtained from the sediment and water column, respectively, indicating that benthic bacterial communities have higher bacterial diversity and richness. The results also revealed different bacterial community structures between the sediment and water column. In benthic bacterial communities, 228 bacterial genera belonging to 20phyla, dominated byDeltaproteobacteria,Betaproteobacteria, andVerrucomicrobia, were found. A further 116 genera were obtained for bacterioplankton, which belonged to 13 phyla, withBetaproteobacteria,Bacteroidetes, andActinobacteriabeing dominant. Significant variations in the relative abundance of bacterial phyla and proteobacterial classes were observed between environments. At the genus level, significant differences were also found, the dominant genera in the benthic bacterial community wereSubdivision3generaincertaesedis,GeobacterandAnaeromyxobacteretc. In the bacterioplankton community, the dominant genera wereAcidovorax,Polynucleobacter,Hydrogenophaga,Acinetobacter, andArcicellaetc. Of note,Comamonadaceae, which includedAcidovoraxandHydrogenophagaetc, was consistently dominant in the bacterioplankton community. In addition,Anaeromyxobacterwas only detected in sediment, whilePolynucleobacter,Hydrogenophaga,Acinetobacter, andArcicellawere only detected in the bacterioplankton community. The results demonstrated that the relative abundances of bacterial communities at the phylum level are correlated with their diversity, and that the correlation between the relative abundance and number of unique OTUs was significant for benthic and planktonic bacterial communities.

bacterial diversity; bacterial community composition; pyrosequencing; Lake Poyang

國家自然科學(xué)基金(31360127，31060082); 南昌大學(xué)校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(2013011)

2014- 05- 03; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期:

日期:2015- 05- 19

10.5846/stxb201405030873

*通訊作者Corresponding author.E-mail:wl690902@hotmail.com

寇文伯，黃正云，張杰，劉倩純，劉芳鵬，劉以珍，吳蘭.鄱陽湖湖泊細(xì)菌群落組成及結(jié)構(gòu)——以松門山為例.生態(tài)學(xué)報,2015,35(23):7608- 7614.

Kou W B, Huang Z Y, Zhang J, Liu Q C, Liu F P, Liu Y Z, Wu L.Bacterial community structure and composition in Lake Poyang:a case study in the Songmenshan Region, China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(23):7608- 7614.