研究表明，沉积物粒度对河口沉积物的养分有效性、微生物群落结构和多样性以及氨氮氧化菌和氨氧化菌的活性有很大影响。
编译：微科盟阿Z，编辑：微科盟茗溪、江舜尧。
导读
河口是容易发生陆源泥质沉积的沉积环境。沉积泥含量的变化对大型动物多样性和氮保留有很大的影响，但其对原核生物多样性和氮循活动的影响尚不清楚。在控制盐度和距离的同时，我们描述了栖息地范围从沙质到泥质沉积物的河口潮滩原核生物群落的组成。我们还通过amoA和cladeInosZ基因和转录分析确定了这些群落中氨氧化菌和N2O-还原菌的多样性、丰度和表达。结果表明，原核生物群落和氮循环组分对沉积物泥质含量的变化比较敏感，整体群落的变化是由少数门驱动的。原核生物群落发生了显著变化，泥质中N2O还原组分仅增加了3%，而氨氧化菌的阈值则不太明显，这表明其他因素对构建这些类群也很重要。氮循环基因在泥质沉积物中的表达明显提高，结果表明，随着泥质含量的增加，硝化-反硝化耦合作用的潜力越来越普遍。总之，结果表明，淤泥含量是河口微生物群落多样性和N循环动态的强大环境驱动力。
论文ID
原名：Estuarinemicrobialdiversityandnitrogencyclingincreasealongsand–mudgradientsindependentofsalinityanddistance
译名：河口微生物多样性和氮循环沿砂-泥梯度增加而与盐度和距离无关
期刊：EnvironmentalMicrobiology
IF：5.491
通讯作者：KimM.Handley
通讯作者单位：新西兰奥克兰大学
DOI号：10.1111/1462-2920.15550
实验设计
实验设计图
结果与讨论
1泥质沉积物中沉积碳、磷、硫和溶解铵含量较高
我们对泥质含量范围为0.2%至16%的潮间带沉积物进行采样（表S1）。双壳类主要分布在砂质沉积物中，而在泥质沉积物中，双壳类被以泥蟹（Helicecrassa）为主的动物群所取代。尽管大型动物群落中存在着明显的泥质差异，但当使用泥质含量作为评估生态健康的指标时，我们的采样点可以被认为是相对健康的。在这方面，健康的砂质或泥质群落是指那些敏感的大型动物类群几乎或没有受到压力的群落。在泥质含量高的地区，潮间带海榄雌红树林已经很好地建立，呼吸根（气生树根）和幼苗的存在表明红树林活跃的扩张。这是符合我们预期的，因为在高沉积率地区海榄雌的生长增强了。在我们取样的下怀韦拉河口，潮汐过程和粗粒沉积物的沉积占主导地位。河口这部分存在的淤泥和红树林的表明，原生的砂质沉积物被增加的陆地淤泥沉积物取代。
先前已被证明碳氮比与泥质含量共同变化。反硝化菌以及AOA和AOB已被证明对这个比率很敏感，因此碳-电子受体（在本文中为硝酸盐）或碳-氮比率可指示硝酸盐的命运。然而，我们对碳与总氮和碳与硝酸盐比率的估计与泥质含量无关（图S1）。此外，我们发现泥质含量和DNPOC（在考虑泥质含量后）是导致所有群落部分结构变化的重要因素（使用PERMANOVA测定-数据未显示）。这表明泥质含量和碳可用性是群落差异的主要驱动因素，尽管砂质样品中硝酸盐含量的高变化可能掩盖其对群落结构的相对贡献（图S2）。
图4.非折叠群落（Bray-Curtis）和泥质含量（Euclidean）距离矩阵的散点图。16SrRNA、AOB和cladeInosZ的曲线（绿色）采用薄板样条拟合广义加性模型（GAM，Gaussianerrordistribution）。AOA的回归采用线性模型拟合。阴影（灰色）区域表示拟合模型的95%置信区间。每个图内的值表示调整后的R2和标准化的Mantel统计（rm）。所有回归和Mantel检验都是显著的，后者的显著性是在999次排列后确定的。3砂质-泥质划定群落的空间异质性
4泥质和砂质含量对微生物群落多样性、氮氧化物还原菌和氨氧化菌的影响
5氨氧化菌对泥质含量增加的响应的丰度、表达和相对贡献
图6.每克湿沉积物的基因和转录拷贝的回归（分别为A和B；纵轴在自然对数的尺度上，以便更好地直观表示），以及从沿采样泥质含量（水平轴）进行的基因定量实验获得的基因和转录拷贝比率（分别为C和D）。曲线（绿色）采用对数正态分布广义线性模型拟合。阴影区域表示每个模型的95%置信区间。图C和D中的水平线（紫色）表示比率为1。包含标签“nosZ”的图仅表示cladeInosZ。
图7.16SrRNAOTUs中硝化菌的相对丰度。红色和绿色点分别代表古细菌（AOA）和细菌（AOB）氨氧化菌。蓝色点代表亚硝酸盐氧化细菌（NOB）。
6一氧化二氮还原菌活性及其与氨氧化菌的关系
结论
研究表明，沉积物粒度对河口沉积物的养分有效性、微生物群落结构和多样性以及氨氮氧化菌和氨氧化菌的活性有很大影响。泥质沉积物的氨态氮、有机碳和硫含量高于砂质含量高、渗透性强的沉积物。结果表明，微生物群落和特定的氮循环组分对沉积粒径非常敏感，不同的微生物群落与泥质或砂质有关。然而，不同群落组分对泥质含量的阈值和耐受性不同。其中，整个原核生物群落和反硝化组分对泥质含量变化最敏感，并在富泥质沉积物的多样性和空间异质性较高。相比之下，氨氧化菌多样性和空间异质性要么表现出不一致或不明确的趋势（AOA），要么反而在砂质中增加（AOB）。尽管泥质的异质性更大，泥质沉积物比砂质沉积物更有可能容纳一个核心原核生物群落。最后，结果表明，随着沉积物变得更泥质化并越来越富铵，古细菌和细菌的氨氧化和反硝化作用持续增加，并且在最泥质的沉积物中，氨氧化几乎同样支持反硝化作用。河口碳吸收/埋藏、氮循环过程速率和大型动物生态学的研究表明，沉积物粒度对养分可用性和生态系统组成有重要影响。我们的结果说明了沉积粒度对河口微生物多样性和氮代谢的决定性作用，包括耦合硝化-反硝化的潜力。
不感兴趣
看过了
取消
人点赞
人收藏
打赏
我有话说
0/500
同步到新浪微博
进群即领
扫码加入
扫码进群
您的申请提交成功
意见反馈
下载APP
健康界APP
了解更多
返回顶部
您已认证成功，可享专属会员优惠，买1年送3个月！开通会员，资料、课程、直播、报告等海量内容免费看！