天山北麓典型水库细菌多样性分析

为了探讨天山北麓中段水库细菌的多样性及其功能,选取蘑菇湖水库(MGW)、奎屯/车排子水库(KCW)、安集海水库(AJW)和八一水库(BYW)为典型水库进行宏基因组学分析。多点采集水库水样,收集水样中的微生物,CTAB法提取总DNA,用细菌16S rDNA通用引物扩增V3-V4区,扩增产物进行高通量测序,使用BLAST、USEARCH、QIIME等软件和在线工具分析水库细菌的多样性,使用PICRUSt软件和KEGG数据库预测细菌功能基因组成。结果表明,水库细菌分属18个门、38个纲和181个属,其中AJW的操作分类单元(Operational taxonomic units, OTUs)数量和多样性指数较高。4个水库菌群组成有一定的共性,在门分类阶元上优势菌为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);在纲分类阶元上优势菌为黄杆菌纲(Flavobacteriia);在属分类阶元上优势菌为黄杆菌属(Flavobacterium)。然而各水库菌群组成也存在较大差异,在变形菌门中,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)的相对丰度在MGW和BYW较高,α-变形菌纲(Alphaproteobacterial)和β-变形菌纲(Betaproteobacteria)分别于AJW和KCW具有较高丰度;芽孢杆菌纲(Bacilli)在AJW和MGW具有较高丰度;相对丰度较高的菌属还包括AJW的动性杆菌属(Planomicrobium)、KCW的马赛菌属(Massilia)、MGW的不动杆菌属(Acinetobacter)和动性杆菌属以及BYW的假单胞菌属(Pseudomonas)和嗜冷杆菌属(Psychrobacter);另外,AJW特有多种丰度较高的菌纲和菌属,其中微小杆菌属(Exiguobacterium)和CL500-29_marine_group均有利于水质和菌群多样性的维持。PICRUSt功能预测分析表明,4个水库菌群的多种代谢以及遗传信息处理、信号传递和细胞生长相关功能基因丰度较高,并含有环境异生物降解代谢相关基因,其中苯甲酸、氨基苯甲酸酯、氯烷烃和氯烯烃以及萘降解相关基因的相对丰度较高。以上结果提示,天山北麓中段不同水库菌群组成存在差异,其与水源、周边环境和人类活动等因素相关。水库菌群含有芳香族和有机氯等化合物降解相关基因,其可在污染物的降解和生物修复中发挥作用。