朱德銳 ,韓 睿 ,石 晴 ,沈國平 ,龍啟福 ,雙 杰 (.青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中心,青海 西寧8006；2.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院,青海省蔬菜遺傳與生理重點實驗室,青海 西寧 8006)

基于不同離子的水質(zhì)化學(xué)特征,鹽環(huán)境可分為海鹽環(huán)境和鹽堿環(huán)境兩種基本類型[1].海鹽環(huán)境源自海水的蒸發(fā),水體中離子組成與海水相似,pH近中性,主導(dǎo)鹽分為NaCl,大多數(shù)已知的嗜鹽微生物可適應(yīng)性的生存其中.鹽堿環(huán)境的離子成分與地質(zhì)演化起源異于海鹽環(huán)境(總?cè)茺}＞3.5%),主要類型是鹽/堿湖泊,富含有Na+、高濃度的二價陽離子(Mg2+與 Ca2+)和碳酸鹽,通常能反映當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)化學(xué)性質(zhì)[2],可分為低鹽鹽湖(35～50g/L)、中鹽鹽湖(50～250g/L)和超鹽鹽湖(＞250g/L)[3].通常,海水水體的平均鹽度為 35.0g/L,NaCl成分約占 86.0%[4],而超鹽鹽湖的鹽度極高,如死海(鹽度 347.0g/L)、美國大鹽湖(鹽度333.0g/L)和非洲馬加迪湖(鹽度315.0g/L)等[5-7].

超鹽環(huán)境是一類極其特殊的極端環(huán)境[8],作為一種陸生生態(tài)模型系統(tǒng),由不同的極端條件組合可形成濕地超鹽系統(tǒng)、干旱超鹽系統(tǒng)、寒冷超鹽系統(tǒng)和酸性超鹽系統(tǒng)等[9].濕地超鹽系統(tǒng)研究主要涉及鹽井、鹽場、鹽池和鹽湖水體等,多以Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Br-、Cl-、和 CO32-等離子的組合鹽分為主要特征.許多嗜鹽微生物,如古生菌、細菌、真核生物和嗜鹽病毒均能在超鹽環(huán)境中適應(yīng)性生存[4,10].在總鹽度、離子組成、溫度、壓力和營養(yǎng)狀態(tài)等方面,不同的極端鹽湖存在顯著差異,致使嗜鹽微生物的多樣性、群落結(jié)構(gòu)組成和分布亦存在明顯不同[11].超鹽環(huán)境微生物具有豐富的物種和遺傳多樣性,而這些微生物在極端鹽湖生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與能量循環(huán)以及生態(tài)演替中發(fā)揮重要的作用.

青藏高原極端鹽湖資源豐富,分布著地球上面積最大(2×106km2)、海拔最高(平均 4500m 以上)、數(shù)量最多的超鹽鹽湖群[12].國內(nèi)學(xué)者曾以青海湖、納木錯湖、普莫雍錯湖和阿翁錯鹽湖等為研究對象[12-17],開展了湖泊微生物種群結(jié)構(gòu)、多樣性調(diào)查、放線菌/氨氧細菌資源收集以及極端微生物胞內(nèi)次生代謝物(嗜鹽菌素、抗生素、相容溶質(zhì)和抗腫瘤活性物質(zhì))等不同方面的相關(guān)研究,然而針對極端鹽湖細菌的群落結(jié)構(gòu)差異與超鹽環(huán)境因子的相關(guān)性研究,尚未深入開展.基于此,本研究以青藏高原 4個極端鹽湖為研究對象,采用16S rRNA基因(V3～V4區(qū))高通量測序方法分析鹽境棲息細菌的群落結(jié)構(gòu)差異和超鹽環(huán)境因子的制約相關(guān)性,從而為后續(xù)的微生物資源利用和極端鹽環(huán)境脅迫適應(yīng)性研究提供重要的參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

2015年 7月中旬采集察爾漢鹽湖(95°18′55.72″E,36°50′7.02″N, 標 記 Q1/Q2/Q3/Q4)、茶卡鹽湖(99°4′41.67″E,36°45′0.05″N,標記C1/C2/C3/C4) 、 柯 柯 鹽 湖 (98°15′3.4″E,36°58′19.97″N,標記 K1/K2/K3/K4)和小柴旦鹽湖(95°32′58.38″E,37°28′0.65″N,標記 X1/X2/X3/X4)的水樣,附帶鹽湖底泥和鹽結(jié)晶物,渾濁狀態(tài),水樣采集深度 10～25cm,采樣溫度 20～27.7℃,各鹽湖樣點間距大于100m,共計16個樣品.樣本儲存于 4℃車載冰箱,運回實驗室.各樣點理化性質(zhì)(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Li+、Cl-、SO42-、CO32-和NO3-等離子)測定由上海微譜化工技術(shù)服務(wù)公司完成,離子檢測標準參照離子色譜分析方法通則( JY/T 020-1996).

1.2 提取基因組DNA及16S rRNA基因PCR擴增

水樣于 0.22μm 細菌濾膜上進行真空抽濾,將濾膜剪碎放入 DNA試劑盒(QI Aamp Fast DNA Stool Mini Kit,德國),參照試劑盒步驟提取基因組DNA,純度檢測分析采用Nanodrop 2000(美國Thermo公司).細菌采用16S rRNA基因通用引物[18]338F(5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3')和806R(5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3')進行 V3～V4區(qū)目的基因擴增(美國 ABI Gene Amp 9700).PCR采用 TransStart Fastpfu DNA Polymerase,反 應(yīng) 條 件 為 (20μL 體 系 )：95℃ ( 3min),94 ℃( 30s), 55℃ (30s),72℃ (45s),27個循環(huán),最后在 72℃下延伸 10min.采用 Axyprep DNA Gel Extraction Kit(美國 Axygen scientific公司)進行PCR產(chǎn)物純化,電泳檢測.

1.3 測序分析與優(yōu)化

采用Quanti Fluor?-ST藍色熒光定量系統(tǒng)(Promega公司)進行DNA精準定量分析.檢測合格的PCR純化產(chǎn)物進行16S rRNA基因高通量測序(Illumina MiSeq 300PE),由上海美吉生物科技有限公司完成,每個樣本獲得雙端序列數(shù)據(jù)為3～5萬個Reads.根據(jù)測序Reads之間Overlap關(guān)系進行拼接(Merge)和質(zhì)控過濾;根據(jù)序列首尾兩端的 Barcode和引物序列區(qū)分,優(yōu)化有效序列.使用 Usearch 7.1 軟件(http：//drive5.com/uparse/)對原始數(shù)據(jù)進行處理,在相似度 97%水平上聚類出可操作分類單元OTU picking.

1.4 群落結(jié)構(gòu)分析

基 于 Mothur V.1.30.1軟 件(http：//www.mothur.org/wiki/Schloss)進行alpha稀釋曲線、微生物群落的豐度和多樣性分析,并計算菌群豐度Chao1與ACE指數(shù)、多樣性Shannon-Wiener與Simpson指數(shù)以及測序深度Coverage指數(shù).采用Qiime 平 臺 (http：//qiime.org/scripts/assign_taxonomy.html)和 RDP classifier貝葉斯算法(Version 2.2, http：//sourceforge.net/projects/rdpclassifier/)進行OTU序列分類學(xué)分析,參照Silva數(shù)據(jù)庫(Release 119, http：//www.arb-silva.de),并在門Phylum、綱Class與屬Genus分類水平統(tǒng)計每個樣品的群落組成,觀測樣本在不同分類水平上的群落結(jié)構(gòu).

1.5 相似性聚類與環(huán)境因子相關(guān)分析

根據(jù)每個樣本與 Silva或 RDP數(shù)據(jù)庫(Release 11.3, http：//rdp.cme.msu.edu/)的分類學(xué)比對結(jié)果,選出優(yōu)勢物種.采用R語言軟件Vegan包,Vegdist和 Hclust進行距離計算和聚類分析,構(gòu)建Heatmap圖,距離算法為Bray-Curtis,聚類方法為 Complete.基于水質(zhì)離子特征測定數(shù)據(jù)和OUT注釋數(shù)據(jù)(Species和Sample數(shù)據(jù),97%相似度),采用多元直接梯度回歸分析菌群與環(huán)境因子之間關(guān)系.采用R軟件語言Vegan包中RDA或者 CCA分析和作圖,Bioenv函數(shù)判斷環(huán)境因子與樣本群落分布差異的最大 Pearson相關(guān)系數(shù),Permutest分析來判斷CCA分析的顯著性.

1.6 數(shù)據(jù)提交

本研究所得細菌序列均已提交 NCBI數(shù)據(jù)庫(http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/)中,BioProject 登錄號為 PRJNA307208,BioSample登錄號為SAMN04376877-SAMN04376892.

2 結(jié)果與分析

2.1 超鹽環(huán)境樣本水質(zhì)特征

采用離子色譜法分析極端鹽湖樣本的水質(zhì)離子特征(表1),表明環(huán)境樣本 Q1/2/3/4的總鹽度(TS)為 310.01～332.82g/L,樣 本 K1/2/3 為279.97～327.26g/L,樣 本 C2/3/4 為 315.81～325.17g/L,均屬于超鹽極端鹽湖類型(＞250g/L)[3],鹽晶鹽華富集,地區(qū)氣候干燥、寒冷,具有綜合性超鹽系統(tǒng)的特征,離子組成類型亦與鹽堿環(huán)境特征相一致[1].對照組樣本 K4、C1和 X1/2/3/4的總鹽度分別為 110.12,210.12,110.25～113.84g/L,屬于中鹽極端鹽湖類型(50～250g/L)[3].對比分析,表明超鹽環(huán)境樣本組的總鹽度明顯高于對照組 X1/2/3/4、C1和 K4樣本, 其中樣本 C1和 K4因采樣位點匯集淡水的補給,致使樣本的TS、TOC、TN與鹽湖飽和區(qū)樣本存在顯著差異.此外,水體的pH值和各種離子的濃度(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-與 CO32-),因樣本的來源不同而有所差異.

表1 不同極端鹽湖樣本的離子特征參數(shù)Table 1 Ion characteristic parameters of salt lake in different samples

2.2 高通量測序數(shù)據(jù)統(tǒng)計

提取環(huán)境樣本基因組 DNA,采用細菌引物338F和806R進行16S rRNA基因V3～V4區(qū)PCR擴增,構(gòu)建Miseq文庫進行Miseq 300PE平臺測序,檢測獲得目的基因為 447bp.采用Trimmomatic軟件完成數(shù)據(jù)優(yōu)化與統(tǒng)計,獲得細菌的總Sequences為532,615條,441～460bp長度序列分布比例為90.59%;在相似度97%水平上聚類可操作分類單元OUT,并進行OTU picking.利用Mothur做Rarefaction分析,制作稀釋曲線(圖1),隨著測序序列數(shù)目的增加,測序樣本的曲線基本趨向平坦,測序覆蓋度為 99.41%～99.94%,表明測序數(shù)據(jù)漸進合理.

統(tǒng)計分析察爾汗鹽湖、柯柯鹽湖和茶卡鹽湖超鹽環(huán)境樣本的 OTUs數(shù)目分別為 98～111、94～132 和 86～170,多樣性 Shannon 指數(shù)為 2.26～2.56(表2).通常,超鹽環(huán)境中的總鹽度和水質(zhì)化學(xué)特征對細菌的群落結(jié)構(gòu)組成、多樣性豐度和分布規(guī)律等具有重要的制約影響,鹽度趨高則致使細菌的種類和多樣性指數(shù)降低[19-20].Zhong等[13]采用高通量研究青藏高原7個湖泊的細菌多樣性,其中獲得超鹽鹽湖嘎斯庫勒(鹽度 317～ 344g/L)OUT為 347個,Shannon指數(shù) 3.45;托素鹽湖(24～35g/L)OUT 為 1036 個,Shannon 指 數(shù)7.33.Simachew等[21]利用焦磷酸高通量測序分析Abijata Lake鹽堿池,表明飽和鹽晶區(qū)的OUT為19～42 個,Shannon 指數(shù)為 0.11～0.91.Tazi等[22]采用16S rRNA基因文庫測序分析美國大鹽湖(鹽度 30%)的細菌多樣性,獲得 OUT為 42個,Shannon指數(shù)為 3.97.由此表明,超鹽環(huán)境中細菌的群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和多樣性顯著低于非超鹽環(huán)境,此與相關(guān)報道一致,即飽和鹽度顯著制約細菌的豐度比例.

圖1 高通量測序稀釋曲線Fig.1 Rarafaction curve of high-throughput sequencing

表2 超鹽環(huán)境鹽湖微生物的可觀察物種和多樣性分析Table 2 Statistical analysis of observed species and microbial diversity in the hypersaline lakes

續(xù)表2

2.3 超鹽環(huán)境中細菌的群落結(jié)構(gòu)與組成分析

通過在RDP和Silva數(shù)據(jù)庫進行相似性比對和 OTUs注釋,獲得超鹽環(huán)境中分類地位明確的細菌17門28綱121屬,以及大量未確定分類地位的細菌3門6綱41屬,并在門層次下對各樣品的類群豐度和聚類層次進行分析(圖2).鹽湖超鹽環(huán)境(總鹽度＞250g/L)中主要的細菌優(yōu)勢類群是Firmicutes (74.04%～81.04%),再次為Proteobacteria (15.51%～20.06%)、Bacteroidetes(2.68%～4.84%)和 Actinobacteria (0.71%～2.45%).相對于鹽環(huán)境而言,超鹽環(huán)境的細菌群落結(jié)構(gòu)和微生物生態(tài)多樣性趨于穩(wěn)定,細菌類群的優(yōu)勢度明顯,且樣本類群組成和相似性亦趨于一致.隨著總鹽度的降低(如小柴旦鹽湖X1/X2/X3/X4、C1和K4樣點),Firmicutes的豐度比例急劇下降,而 Proteobacteria、Bacteroidetes、Cyanobacteria和 Actinobacteria類群的豐度比例則顯著升高.

圖2 超鹽環(huán)境樣本的群落結(jié)構(gòu)組成及相似性特征Fig.2 Community compositions and similarity features of hypersaline environmental samples

超鹽環(huán)境飽和鹵水(＞250g/L)中的主要棲息者是嗜鹽古菌,然而亦發(fā)現(xiàn)大量的嗜鹽或耐鹽細菌亦生存其中[23].Abdallah等[24]采用 16S rRNA基因 PCR-DGGE分析吉利特鹽湖(Chott El Jerid,346g/L)的細菌群落結(jié)構(gòu),表明優(yōu)勢類群依次是 Proteobacteria (α-、γ-和 δ-綱)、Firmicutes、Deinococcus-Thermus門和未分類細菌(Unclassified).??nar 等[25]利 用 熒 光 原 位 雜 交(FISH)和 454焦磷酸測序分析土耳其安納托利亞不同鹽田(鹽度 25%～27%)的細菌多樣性,結(jié)果顯示主要的細菌類群依次是 Bacteroidetes、Proteobacteria、Cyanobacteria、Actinobacteria、Firmicutes和Planctomycetes,而不同的鹽境中,優(yōu)勢類群和豐度顯著差異.Tazi等[22]采用 16S rRNA基因文庫測序分析美國大鹽湖(鹽度為30%)的細菌多樣性,聚類分析表明優(yōu)勢類群依次是 Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes-Chlorobi、Cyanobacteria、Deinococcus-Thermus、Actinobacteria、Aquificae、Spirochaetes 以及Chlamydiae.本研究與上述報道相比較而言,優(yōu)勢細菌類群存在顯著差異,多以 Firmicutes為主,存在優(yōu)勢類群完全不一致[22,24-25],可能與鹽湖的水化學(xué)特征有關(guān).

厚壁菌門Firmicutes細菌,形態(tài)和生理特征高度多樣化,棲息環(huán)境亦多元化,尤其是適應(yīng)生存于極端超鹽環(huán)境,主要代表類群是芽胞桿菌綱Bacilli的芽孢桿菌科Bacillaceae、動性球菌科 Planococcaceae和 葡 萄 球菌 科Staphylococcaceae,以及梭菌綱Clostridia的鹽厭氧菌科 Halanaerobiaceae和鹽擬桿菌科Halobacteroidaceae[4].Mesbah 等[26]采 用 16S rRNA基因文庫測序分析埃及超鹽鹽湖 Wadi An Natrun(總鹽 393.9g/L),表明生長優(yōu)勢類群Firmicutes在鹽泥沉積層中的OTU豐度比例約為 34%～39%,其次 為 α-Proteobacteria(22%～27%).然而,青藏高原超鹽鹽湖(總鹽度＞300g/L)所有樣本中,優(yōu)勢類群 Firmicutes的比例高達74.04%～81.04%,與上述超鹽鹽湖相比,具有顯著差異.

2.4 超鹽環(huán)境中細菌的優(yōu)勢種群分析

基于屬層次分類統(tǒng)計分析超鹽環(huán)境樣本(前100種優(yōu)勢屬群)的豐度比例和系統(tǒng)發(fā)育,并構(gòu)建熱圖(圖3).分析表明：超鹽環(huán)境樣本中細菌的優(yōu)勢屬群進化相似性聚類明顯,分為兩個熱度區(qū)域.高豐度區(qū)域主要類聚包括有 Bacilli綱中的Bacillus(50.63%～58.35%)、Lactococcus (9.28%～11.81%)、海洋芽孢桿菌屬 Oceanobacillus(8.41%～10.52%)和環(huán)絲菌屬Brochothrix (1.57%～2.17%);γ-Proteobacteria綱中的假單胞菌屬Pseudomonas(9.15%～11.37%)和寡養(yǎng)單胞菌屬Stenotrophomonas(3.17%～4.12%)、嗜冷桿菌屬Psychrobacter(2.07%～2.90%);Acidobacteria綱中的節(jié)桿菌屬 Arthrobacter(0.87%～2.36%)以及Flavobacteria綱中的香味菌屬 Myroides(1.85%～2.60%).次豐度區(qū)域(≤1%)主要類聚有Lysinibacillus、Janthinobacterium、Solibacillus、Serratia、 Carnobacterium、 Hafnia、Chryseobacterium、Leuconostoc、Flavobacterium、Rahnella、Acinetobacter、Streptococcus 和Enhydrobacter.

青藏高原超鹽環(huán)境中,優(yōu)勢種群 Bacillus主要包括有大量未確定屬分類的潛在新種(Bacillus unclassified,49.97%～58.05%),其 次 是Bacillus oceanisediminis(0.21%～0.34%) 和Bacillus badius(＜0.03%),與其他超鹽環(huán)境鹽湖的優(yōu)勢屬群相比較,存在顯著差異.通常情況下,Bacillus具有嚴格需氧或兼性厭氧的生理特性,具有莢膜,能夠產(chǎn)生具有特殊抵抗力的芽孢,能良好生存于堿性或高鹽極端環(huán)境中,常見于鹽堿土壤或鹽堿深層淤泥之中[4].

乳球菌屬Lactococcus是第二大屬群,屬于青藏高原超鹽環(huán)境中的特殊類群,涉及超鹽環(huán)境鹽湖的相關(guān)報道極少,主要的代表種群是Lactococcus piscium(6.19%～7.76%)和未確定屬分類的潛在新種(3.15%～4.04%).Lactococcus細菌屬于革蘭氏陽性細菌,已有報道存在于鮮牛奶、活性污泥泡沫、動物(鱒魚腸粘液)或植物(卷心菜)以及發(fā)酵食品之中[27].雙魚乳球桿菌 L.piscium屬于嗜冷乳酸細菌,首次從紅鱒魚中分離發(fā)現(xiàn),后陸續(xù)從各種食品中分離獲得(如冷凍肉類和海產(chǎn)品)[28-29].Smith等[30]研究乳酸乳球桿菌L. lactis的耐鹽生長能力,表明在3%～5%的鹽濃度下,菌株生長良好,且能積聚甜菜堿抵抗鹽滲透壓的刺激變化.由此表明,Lactococcus細菌具備在極端寒冷和鹽環(huán)境的生存能力,亦反映了Lactococcus細菌的存在與青藏高原超鹽環(huán)境的相關(guān)性.

青藏高原超鹽環(huán)境中第三大屬群是海洋芽孢桿菌屬 Oceanobacillus,主要代表有Oceanobacillus profundus(9.8%)和少量未確定分類的新種(＜0.5%).Oceanobacillus細菌廣泛存在于海洋、活性污泥、土壤、發(fā)酵食物、鹽湖或超鹽鹽湖等各類環(huán)境之中[31],截止到目前共計有24個種分類(http：//www.bacterio.net/oceanobacillus.html).Kim 等[32]曾從深海巖芯中分離獲得Oceanobacillus profundus菌株 CL-MP28T,該細菌具有耐鹽嗜堿的特性,好氧生長.本研究超鹽環(huán)境中,Oceanobacillus profundus多有存在且豐度較高,相比較其他超鹽鹽湖的細菌多樣性研究,則鮮有報道.

圖3 超鹽環(huán)境樣本的優(yōu)勢屬群Heatmap聚類分析(前100屬)Fig.3 Heatmap cluster analysis of dominant genera in hypersaline samples (the top 100genera)

2.5 超鹽環(huán)境樣本的進化相似性及差異性分析

基于樣本兩兩之間的比較分析獲得Unifrac距離矩陣(圖4A),評估微生物群落差異的顯著性以及進行樣品群落組成 Unifrac PCoa差異分析(圖4B).相對于鹽環(huán)境樣本X1/2/3/4、C1和K4而言,超鹽環(huán)境樣本Q1/2/3/4、K1/2/3和C2/3/4的矩陣距離較小,進化類聚趨同效應(yīng)明顯.PCoa分析表明：在OTU的豐度水平上,超鹽環(huán)境樣本間的細菌群落結(jié)構(gòu)差異較小.

圖4 超鹽環(huán)境樣本間的Unifrac距離矩陣與差異性分析Fig.4 Unifrac distance matrix and difference analysis of different hypersaline samples

圖5 超鹽環(huán)境因子與細菌群落結(jié)構(gòu)相關(guān)性CCA分析Fig.5 Canonical Correspondence analysis of bacterial community structure and hypersaline environment factors

2.6 超鹽環(huán)境因子相關(guān)性分析

基于水質(zhì)離子特征測定數(shù)據(jù)和 Speciessample豐度數(shù)據(jù),采用多元直接梯度回歸分析樣本、菌群與環(huán)境因子之間關(guān)系,并構(gòu)建典范對應(yīng)CCA分析(圖5).超鹽環(huán)境樣本Q1/2/3/4、K1/2/3和 C2/3/4聚集在第三象限,樣本的屬性值相似,與環(huán)境因子 TS、Cl-、K+、Mg2+和 CO32-的垂線投影點相近,表明環(huán)境因子的制約影響作用最強.通過分析超鹽環(huán)境中優(yōu)勢微生物的類群分布,結(jié)果顯示 Bacillus、Pseudomonas、Lactococcus、Oceanobacillus、 Stenotrophomonas、Psychrobacter、Myroides、Brochothrix 和Arthrobacter聚集,與環(huán)境因子 TS、Cl-、Mg2+、K+和 CO32-呈銳角態(tài)勢毗鄰,正相關(guān)作用顯著,尤其是受到 TS、Cl-和 Mg2+濃度因素的制約影響(TS＞Cl-＞Mg2+＞K+＞CO32-).

諸多研究表明,許多嗜鹽微生物能在寬泛的鹽度濃度范圍內(nèi)適應(yīng)生存,如大多數(shù)鹽單胞菌科Halomonadaceae細菌具備低鹽環(huán)境生存能力,同時亦可在飽和鹽度中生存.鹽境中嗜鹽細菌的多樣性和分布特征與水體的離子組成有關(guān),其中NaCl是其主要因素,某些情況下還受制于二價陽離子(Mg2+和 Ca2+)的影響[4].然而就相對總鹽度而言,高原超鹽樣本與嘎斯庫勒鹽湖(鹽度317～344g/L)研究[13]相一致,但其他離子濃度因素的制約影響又具有獨特性.

非超鹽樣本X1/K4受到pH值、SO42-和Ca2+環(huán)境因子的影響制約最大,而樣本C1和X2/3/4受到環(huán)境因子的制約影響作用較小,且優(yōu)勢菌屬多聚集于第一象限,與 pH 值、Ca2+、TN、SO42-和TOC等環(huán)境因子呈正相關(guān).Yuan等[33]研究沙漠鹽湖細菌群落的垂直分布差異時,發(fā)現(xiàn)菌群分布隨取樣的深度不同,環(huán)境制約的關(guān)聯(lián)因子亦不同,其中Marinobacter和Halomonas與NO3-濃度呈正相關(guān),以及 Thioalkalivibrio與溶解氧呈負相關(guān)而與SO42-濃度呈正相關(guān).Zhong等[13]研究青藏高原 7個中低度鹽湖的多樣性時,發(fā)現(xiàn) TS和離子濃度(K+、Cl-、Na+、SO42-和 Ca2+)直接或間接的制約細菌的群落結(jié)構(gòu)組成、多樣性分布以及個體的進化分支.因此,在不同的鹽境中,細菌優(yōu)勢類群組成和特征分布的主要驅(qū)動因素各有所差異,可能與優(yōu)勢類群的代謝方式和群體適應(yīng)生存機制有關(guān).

3 結(jié)論

3.1 青藏高原超鹽鹽湖(總鹽度＞300g/L)的細菌群落結(jié)構(gòu)組成和優(yōu)勢屬群相對穩(wěn)定,與其它超鹽環(huán)境相比,存在顯著差異,而且群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和多樣性顯著低于非超鹽環(huán)境.

3.2 青藏高原超鹽環(huán)境鹽湖中主要的細菌優(yōu)勢類群依次是 Firmicutes(74.04%～81.04%),Proteobacteria(15.51%～20.06%)、Bacteroidetes (2.68%～4.84%)和Actinobacteria(0.71%～2.45%).

3.3 高原超鹽環(huán)境樣本中細菌優(yōu)勢屬群的同源聚類明顯,分為兩個熱度區(qū)域,其中高豐度區(qū)域為高原特色優(yōu)勢屬群,依次是 Bacillus(50.63%～58.35%)、Lactococcus(9.28%～11.81%)和 Oceanobacillus(8.41%～10.52%).

3.4 高原超鹽環(huán)境樣本的屬性值基本一致,同源類聚明顯,進化趨同保守,各樣品間的微生物群落結(jié)構(gòu)無明顯差異.優(yōu)勢屬群依次是 Bacillus、Pseudomonas、Lactococcus、Oceanobacillus、Stenotrophomonas、Psychrobacter、Myroides、Brochothrix和Arthrobacter,其群落組成與聚集分布與超鹽環(huán)境因子(TS、Cl-、Mg2+和K+濃度)呈正相關(guān)關(guān)系,即超鹽環(huán)境因子積極影響優(yōu)勢微生物的類群分布和適應(yīng)生存.

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