伍賢軍 ，楊 紅 ，程 睿 ，盛 怡 ，韓建剛 ，李萍萍 *

（1.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，南京 210037；2.南京林業(yè)大學(xué)江蘇省南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210037）

自然濕地是具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)與復(fù)雜功能的生態(tài)系統(tǒng)，在維持地球生態(tài)平衡，保護(hù)生物多樣性，促進(jìn)元素生物地球化學(xué)循環(huán)等方面發(fā)揮著重要作用。江蘇淮安洪澤湖濕地是我國第四大淡水湖泊，自然環(huán)境條件獨(dú)特，濕地生物資源十分豐富。主要的植物種類有蘆葦、荷花、水花生、茭草、浮萍、金魚藻、菹草等[1]，尤以挺水植物蘆葦、荷花和茭草分布較廣，植物群落結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。研究表明，植物對(duì)湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)的含量有顯著影響，水生植物的沉積是湖泊沉積物有機(jī)碳和氮的主要來源[2]。同時(shí)，沉積物中的有機(jī)碳和氮顯著影響微生物生物量、群落結(jié)構(gòu)及多樣性[3-5]。不同植物類型由于生物量、生長(zhǎng)發(fā)育期和凋落物性質(zhì)等不同，對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)存在差異，對(duì)自然界的碳氮循環(huán)也造成不同的影響。在不同植物的影響下，沉積物有機(jī)質(zhì)含量的差異也會(huì)帶來微生物群落結(jié)構(gòu)的差異，這種差異展現(xiàn)出來的某些功能菌（比如反硝化細(xì)菌）則加速了碳氮循環(huán)的進(jìn)程。目前雖然對(duì)植物和有機(jī)質(zhì)，微生物和環(huán)境因子，植物和微生物之間的相互關(guān)系有較多的研究[6-7]，但是對(duì)植物-有機(jī)質(zhì)-微生物三者之間的相互關(guān)聯(lián)缺乏認(rèn)識(shí)，對(duì)不同植物影響沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)的機(jī)制尚不明確。另外，微生物在濕地沉積物微環(huán)境中扮演著極為重要的角色，如植物殘?bào)w的分解、污染物的去除、營養(yǎng)元素的物質(zhì)循環(huán)等。對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的解析將為揭開濕地生物反應(yīng)器這個(gè)“黑匣子”的運(yùn)行機(jī)制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為了解濕地環(huán)境中微生物與植物，微生物與環(huán)境因子，以及微生物之間的相互關(guān)系提供依據(jù)。

解析濕地沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)的方法多種多樣[8]，如末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（T-RFLP）技術(shù)[9]，基于16srRNA和功能基因的RT-qPCR方法[10]，磷脂脂肪酸（PLFA）技術(shù)[11]以及PCR-DGGE的方法[12]等，這些方法存在檢測(cè)到的微生物種類不多，微生物分類水平較低等缺陷。近年來，高通量測(cè)序技術(shù)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)逐步應(yīng)用到生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境等各個(gè)研究領(lǐng)域[13-17]?；谏锘瘜W(xué)手段的PLFA技術(shù)以及傳統(tǒng)的Q-PCR、TGGE、DGGE等分子生物學(xué)方法盡管在環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)研究方面仍然十分有效，但利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)濕地微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為精細(xì)的分析十分必要。

本論文研究目的是利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)洪澤湖濕地西南部河湖交匯區(qū)蘆葦、茭草和荷花3種不同植物分區(qū)沉積物細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，揭示其細(xì)菌群落組成和豐度，探討沉積物細(xì)菌群落特征、植物種類、有機(jī)質(zhì)含量三者之間的相互關(guān)聯(lián)，為理解洪澤湖濕地碳氮的生物地球化學(xué)循環(huán)，挖掘濕地微生物功能奠定基礎(chǔ)，為污染物的植物、微生物修復(fù)技術(shù)提供參考。

1 材料和方法

1.1 樣品的采集

洪澤湖濕地處于淮河中下游（33°6′~33°40′N，118°10′~118°52′E），主要分布在環(huán)湖地區(qū)。其西南部老子山鎮(zhèn)是淮河與洪澤湖的交匯地區(qū)，具有較為復(fù)雜的地理環(huán)境因素、特殊的生物資源以及微生物種類。本文以洪澤湖西南部的河湖交匯區(qū)（33°12′N，118°33′E）為研究區(qū)域。如圖1所示，該研究區(qū)分布著蘆葦、茭草和荷花3種植物群落。3種植物區(qū)間隔明顯，沒有其他的植物類型，面積較大，植物長(zhǎng)勢(shì)較為一致，水流較慢。利用5點(diǎn)取樣法[18]，于2015年5月在荷花區(qū)、茭草區(qū)和蘆葦區(qū)分別采取沉積物樣品，采樣深度為沉積物表層0~5 cm，將每個(gè)區(qū)的5個(gè)樣品混合成一個(gè)樣品?；旌蠘悠分糜跓o菌的50 mL離心管中，并被命名為S1、S2和S3。3份沉積物樣品當(dāng)天帶回實(shí)驗(yàn)室，-20℃保存。

1.2 理化性質(zhì)的測(cè)定

圖1 采樣點(diǎn)示意圖Figure 1 Map of sampling sites

沉積物樣品在4℃下解凍。采用魯如坤[19]描述的方法對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理?？傆袡C(jī)碳（Total organic carbon，TOC）采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法（F-HZ-DZ-TR-0046）；總氮（Total nitrogen，TN）采用凱氏定氮法（GB 7848—1987）；硝酸鹽氮（Nitrate nitrogen，NO3-N）采用HACH分光光度計(jì)法8507（HACH DR/2400）；氨氮（Ammonia nitrogen，NH3-N）采用 HACH分光光度計(jì)法8038（HACH DR/2400）；總磷（Total phosphorus，TP）采用堿熔-鉬銻抗分光光度法（HJ 632—2011）測(cè)定。樣品的理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行2次重復(fù)測(cè)定（取2次測(cè)定結(jié)果平均值）。運(yùn)用SPSSStatistics 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.3 基因組DNA的提取

采用天根生化科技（北京）有限公司的土壤微生物基因組DNA提取試劑盒（DP336）的方法，稱量0.5 g沉積物樣品，按試劑盒的實(shí)驗(yàn)步驟提取沉積物微生物的總DNA。獲得的總DNA樣品純度和質(zhì)量通過0.8%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。DNA濃度通過Nano Drop ND-1000微型分光光度計(jì)測(cè)定。

1.4 PCR擴(kuò)增及高通量測(cè)序

為了構(gòu)建細(xì)菌群落的基因文庫進(jìn)行高通量測(cè)序，選擇細(xì)菌16SrRNA的V4-V5可變區(qū)作為測(cè)序的目標(biāo)序列。利用通用引物515F（5′-GTGCCAGCMGCCGCGG-3′）和 907R（5′-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3′），以提取到的總DNA樣品為模板PCR擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系為 50 μL，包含有 0.2 μmol·L-1的引物，10 ng的DNA 模板，0.25 mmol·L-1dNTPs，1×PCR 反應(yīng)緩沖液，2U的快速PfuDNA聚合酶（天根公司，北京）。PCR擴(kuò)增使用的儀器為ABI GeneAmp 9700（USA）。使用的反應(yīng)條件為：95℃預(yù)變性2 min；95℃變性30 s，55℃退火 30 s，72℃延伸 45 s，30個(gè)循環(huán)；72℃延伸 10 min。PCR產(chǎn)物通過2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，EB染色后，通過瓊脂糖凝膠回收試劑盒（天根公司，北京）對(duì)目標(biāo)條帶進(jìn)行純化。對(duì)純化的PCR產(chǎn)物進(jìn)行濃度的測(cè)定，以達(dá)到高通量測(cè)序的要求。將PCR產(chǎn)物樣品送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司，在Ilumina-Miseq平臺(tái)上進(jìn)行高通量測(cè)序。

1.5 測(cè)序數(shù)據(jù)處理

測(cè)序得到的序列通過以下方法利用Trimmomatic軟件進(jìn)行質(zhì)控過濾：（1）過濾read尾部質(zhì)量值20以下的堿基，設(shè)置50 bp的窗口，如果窗口內(nèi)的平均質(zhì)量值低于20，從窗口開始截去后端堿基，過濾質(zhì)控后50 bp以下的read；（2）根據(jù) PE reads之間的overlap關(guān)系，將成對(duì)reads拼接（merge）成一條序列，最小overlap長(zhǎng)度為10 bp；（3）拼接序列的overlap區(qū)允許的最大錯(cuò)配比率為0.2，篩選不符合序列。根據(jù)序列首尾兩端的barcode和引物序列區(qū)分樣品得到有效序列，并校正序列方向。利用Usearch（vsesion 7.1）軟件按照97%相似性對(duì)非重復(fù)序列進(jìn)行OTU聚類，在聚類過程中去除嵌合體，得到OTU的代表序列，將所有優(yōu)化序列map至OTU代表序列，選出與OTU代表序列相似性在97%以上的序列。采用RDPclassifier貝葉斯算法對(duì)97%相似水平的OTU代表序列進(jìn)行分類學(xué)分析，并在門和屬的水平上統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣品的群落組成。選用相似水平為97%的OTU樣本，統(tǒng)計(jì)多個(gè)樣本中所共有和獨(dú)有的OTU數(shù)目表，繪制OTU分布韋恩圖[20]。對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)降維，運(yùn)用方差分解，將多組數(shù)據(jù)的差異反映在二維坐標(biāo)圖上，繪制PCA圖[21]。用顏色變化來反映二維矩陣中的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行物種或樣本間豐度相似性聚類，繪制群落的結(jié)構(gòu)熱圖[22]。

2 結(jié)果分析

2.1 樣品理化指標(biāo)

為了解研究區(qū)沉積物的生理生化條件，我們分析了沉積物樣品S1、S2和S3的某些理化指標(biāo)。如表1所示，S1 的總有機(jī)碳（TOC，0.66 g·kg-1）、總氮（TN，0.08 g·kg-1）、氨氮（NH3-N，5.53 mg·kg-1）和硝酸鹽氮（NO3-N，1.47 mg·kg-1）含量都明顯低于 S2 及S3，特別是總氮（TN）含量只有 S2（0.44 g·kg-1）的 1/5 左右。結(jié)合ANVOA方差分析，如表2所示，S1、S2和S3的碳氮含量差異顯著（P<0.05），其中S1和S2的差異最大，S2和S3的差異次之，S2和S3的差異最小。3個(gè)樣品總磷（TP）含量無顯著性差異（P>0.05）。表明在同一片水域受外來影響相同的情況下，植物種類可能影響到沉積物有機(jī)質(zhì)的含量，這些有機(jī)質(zhì)是植物本身凋落或死亡的殘?bào)w，對(duì)沉積物中的氮碳含量有著重要的影響。

2.2 測(cè)序結(jié)果的質(zhì)量分析

沉積物樣品S1、S2和S3分別得到19 522、17 697和14 785條有效序列，獲得1494、1503、1600個(gè)OTU。通過輸入序列數(shù)目（小于總的樣本序列條數(shù)）與OTU個(gè)數(shù)產(chǎn)出間的相互關(guān)系，繪制稀疏曲線。根據(jù)各樣本的測(cè)序量在不同測(cè)序深度OTU個(gè)數(shù)不再有升高的趨勢(shì)來表明測(cè)序數(shù)據(jù)是否完全覆蓋微生物群落全部的多樣性。由圖2可知，所有樣品曲線均趨于平緩，這表明實(shí)際測(cè)序量完全覆蓋了群落物種的組成，可以真實(shí)反映群落各物種間的相對(duì)比例關(guān)系。

2.3 不同植物作用下沉積物微生物多樣性

對(duì)單樣品的α多樣性分析可以反映微生物的豐度及多樣性，包括利用Chao值、Ace值、Shannon值和Simpson值等一系列統(tǒng)計(jì)學(xué)分析指數(shù)對(duì)微生物多樣性的大小進(jìn)行估算。Chao值、Ace值和Shannon值越大，Simpson值越小，說明樣品中物種越豐富。如表3所示，Chao值和Ace值蘆葦區(qū)S3最高，茭草區(qū)S2其次，荷花區(qū)S1最低，從Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)來看，微生物物種豐度也表現(xiàn)為S1

表1 洪澤湖濕地沉積物的理化特征Table 1 Physicochemical properties of sedimentsfrom Hongze Lake wetland

表2 沉積物理化特征差異顯著性比較Table 2 Comparison of differencesignificant of physicochemical propertiesof sediments

2.4 不同植物作用下沉積物微生物群落組成

將3種沉積物樣品S1、S2和S3獲得的OTU進(jìn)行注釋，統(tǒng)計(jì)在門類別上的物種組成，如圖3所示。共有14個(gè)門的物種占所在樣品的比例在1%以上。3種沉積物樣品都以變形菌門（Proteobacteria）為優(yōu)勢(shì)菌群，占所在樣品的比例均接近50%。其他的主要菌群為綠彎菌門（Chloroflexi，占 7.2%~14.7%）、酸桿菌門（Acidobacteria，占9.47%~12.18%）、硝化螺旋菌門（Nitrospirae，占 6.14%~7.15%），擬桿菌門（Bacteroidetes，占4.14%~4.34%），不同的植物類型之間以上菌群占所在樣品的比例均表現(xiàn)出一定的差異。而更大的差異來自厚壁菌門（Firmicutes）。荷花區(qū)沉積物樣品S1的厚壁菌門（Firmicutes）占所在樣品的比例高達(dá)10.48%，而茭草區(qū)S2、蘆葦區(qū)S3的厚壁菌門（Firmicutes）非常少（占1%左右）。這表明荷花區(qū)沉積物的微生物群落組成與蘆葦區(qū)、茭草區(qū)比較具有明顯的差異，而厚壁菌門（Firmicutes）豐度高是其主要的特征。3種沉積物樣品中還含有一定比例的綠菌門（Chorobi，占 2.38%~2.87%）、浮霉菌門（Planctomycetes，占 1.79%~2.31%）、放線菌門（Actinobacteria，占1.15%~2.18%），各樣品所占比例相差不大。另外，沉積物中也有Latescibacteria、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、螺旋菌門（Spirochaetae）、Aminicenadetes的細(xì)菌，但豐度很低，有些占所在樣品的比例不到1%。

圖2 洪澤湖濕地沉積物稀釋性曲線Figure2 Rarefaction curvefromsedimentsof Hongze Lakewetland

3種沉積物樣品中微生物群落在屬分類水平上的分布情況如圖4所示。其中硝化螺旋菌屬（Nitrospira）在3種沉積物樣品中都占有較大優(yōu)勢(shì)（6.14%~7.14%）。其在沉積物環(huán)境中起主要的硝化作用，可把亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽[23]，最近發(fā)現(xiàn)某些硝化螺旋菌也能展現(xiàn)完全的硝化能力，直接把氨鹽氧化成硝酸鹽[24]。亞硝酸單胞菌（Nitrosomonadaceae）也占有較高的比例（2.36%~3.45%），負(fù)責(zé)把氨鹽氧化成亞硝酸鹽[25]。這些細(xì)菌在3種沉積物樣品中的豐度未表現(xiàn)出明顯的差異，植物類型對(duì)其豐度影響不大。S2和S3還含有相當(dāng)比例的Nitrospinaceae，分別占2.25%和2.36%，而荷花區(qū)S1豐度較低，占1.24%，它們?cè)诃h(huán)境中也具有一定的硝化作用。3種沉積物樣品含有豐富的厭氧繩菌科（Anaerolineaceae），它們?cè)赟2和S3中的比例高達(dá)8.85%和9.1%，而在S1中也偏低，占4.86%。厭氧繩菌科（Anaerolineaceae）是嚴(yán)格的厭氧菌，屬于綠彎菌門（Chloroflexi），在產(chǎn)甲烷烷烴降解中扮演重要的角色[26]。比較而言，與甲醇代謝有關(guān)的嗜甲基菌（Methylotenera）含量在S1中的豐度較高，所占比例達(dá)到5.77%，而在S2和S3中僅占0.5%和0.3%。同樣的情況出現(xiàn)在厚壁菌門（Firmicutes）的芽孢桿菌（Bacillus）和乳球菌（Lactococcus）上，它們?cè)?S1中含量為4.47%和3.61%，而在S2和S3中僅為0.1%和0.3%，這與厚壁菌門（Firmicutes）在S1中的含量遠(yuǎn)高于S2和S3的結(jié)果一致。除此之外，S1含有相當(dāng)比例的假單胞菌（Pseudomonas，1.87%），而 S2和 S3幾乎沒有。另外，沉積物樣品S1、S2和S3中還含有3.88%、5.74%和7.63%的黃色單胞菌目（Xanthomonadale）的細(xì)菌。其他的微生物主要還有叢毛單胞菌科（Comamonadaceae）、嗜氫菌科（Hydrogenophilaceae）、未分類的 Latescibacteria、福格斯氏菌（Vogesella）、噬纖維菌科（Cytophagaceae）等，它們?cè)谀承悠分姓嫉谋壤苍?%以上。以上結(jié)果表明，荷花區(qū)沉積物S1與蘆葦或茭草區(qū)沉積物S2或S3在細(xì)菌群落組成上存在較大差異，其嗜甲基菌（Methylotenera）、芽孢桿菌（Bacillus）、乳球菌（Lactococcus）和假單胞菌（Pseudomonas）豐度高出蘆葦區(qū)或茭草區(qū)的10倍以上。

表3 洪澤湖濕地沉積物細(xì)菌多樣性指數(shù)Table3 The bacterial diversity index fromsediment samples of the Hongze Lakewetland

圖3 洪澤湖濕地沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)組成分布（門水平）Figure3 Bacterial community composition at phylumlevel in sediment samplesof the Hongze Lake wetland

圖4 洪澤湖濕地沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)組成分布（屬水平）Figure 4 Bacterial community composition at genus level in sediment samplesof the Hongze Lake wetland

2.5 不同植物作用下沉積物微生物群落相似性分析

維恩圖是用封閉曲線直觀地表示集合及其關(guān)系的圖形，通過維恩圖可以展示3個(gè)沉積物樣品之間OTU的相似性及分布情況。如圖5所示，S1和S2共有 OTU為 890，S2和 S3共有 OTU 為 952，S1和 S3共有OTU為959，3個(gè)樣品共有的OTU數(shù)目則為836，主要是硝化細(xì)菌。S1獨(dú)有的OTU為73，S2獨(dú)有的OTU為23，S3獨(dú)有的OTU為16，表明S1具有較多獨(dú)特的微生物種類，主要是嗜甲基菌（Methylotenera）、假單胞菌（Pseudomonas）以及厚壁菌門（Firmi cutes）的細(xì)菌?；贠TU的主成分分析表明樣品菌落之間的差異，如圖6所示，在橫坐標(biāo)方向，物種累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到76.59%，沉積物樣品S2、S3相距較近，而與S1相距較遠(yuǎn)，表明S1與S2、S3都具有較大差異，即荷花區(qū)沉積物與蘆葦區(qū)和茭草區(qū)比較，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)具有較大差異。

微生物結(jié)構(gòu)熱圖可以反映樣品之間的物種組成和差異，也可以對(duì)物種和樣本進(jìn)行聚類分析。如圖7所示，在屬的分類水平上，對(duì)總豐度前25的物種進(jìn)行熱圖分析表明，S1和S2、S3在物種組成上具有較大差異，這種差異主要表現(xiàn)在S1含有較多的嗜甲基菌（Methylotenera）以及厚壁菌門的芽孢桿菌（Bacillus）和乳球菌（Lactococcus），而S2和S3這些菌群則很少。樣品聚類分析也顯示S2和S3群落結(jié)構(gòu)具有比較高的相似性，它們與S1存在一定的差異。物種聚類分析表明：芽孢桿菌（Bacillus）和乳球菌（Lactococcus）、厭氧繩菌科（Anaerolineaceae）和硝化螺旋菌屬（Nitrospira）、未分類的Latescibacteria和Acidobacteria群落分布較為類似，它們?cè)诔练e物中的功能可能具有一定的相關(guān)性。

圖5 洪澤湖濕地沉積物中微生物OTU分布Venn圖Figure5 Venn diagramof bacteriafromsedimentsof the Hongze Lakewetland

圖6 洪澤湖濕地沉積物微生物群落組成的UniFrac PCA分析Figure 6 The weighted UniFrac PCA analysisof thebacterial community fromsedimentsof the Hongze Lakewetland

圖7 沉積物微生物群落組成熱圖（屬水平）Figure 7 Heat map showing bacterial composition fromsediments on genus level

3 討論

濕地植物對(duì)湖泊沉積物中有機(jī)碳和氮的含量有重要的影響。研究表明，濕地植物的存在顯著地增加了沉積物中碳氮的含量，湖泊內(nèi)部水生植物的殘?bào)w沉積是沉積物有機(jī)質(zhì)的主要來源，不同的植物類型與沉積物有機(jī)質(zhì)的含量密切相關(guān)[27-28]。在同一片區(qū)域，可以認(rèn)為外源有機(jī)碳和氮影響一致，僅植物種類影響沉積物的碳氮含量。在本研究中，荷花區(qū)沉積物的總有機(jī)碳、全氮、氨氮和硝酸鹽氮比蘆葦區(qū)、茭草區(qū)要低得多，存在極顯著的差異。這可能與它們不同的生物量有關(guān)。在洪澤湖濕地，蘆葦?shù)纳锪看笥诤苫ǖ纳锪縖29]，蘆葦?shù)蚵湮锖蜌報(bào)w沉積的量應(yīng)大于荷花的量，其凋落物的性質(zhì)也可能具有一定的差異，而凋落物和殘?bào)w沉積是有機(jī)質(zhì)的主要來源[30]。茭草和蘆葦?shù)奶嫉繘]有顯著差異，推測(cè)它們具有相近的生物量，但還需要更多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。環(huán)境因子與沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，這些因子包括有機(jī)質(zhì)、重金屬、酸堿度、含水率以及氧化還原電位（ORP）等，碳氮含量是影響微生物群落結(jié)構(gòu)主要的環(huán)境因子[31]。在本研究中，碳氮含量較低的荷花區(qū)沉積物細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與碳氮含量較高的蘆葦區(qū)或茭草區(qū)具有明顯差異，這表明水生植物通過改變沉積物有機(jī)質(zhì)的含量影響其微生物群落結(jié)構(gòu)，而不同的植物產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)含量的差異是造成沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)差異的重要原因。具體來看，碳氮含量較低的荷花區(qū)沉積物含有豐富的厚壁菌門（Firmicutes），碳氮含量較高的蘆葦區(qū)和茭草區(qū)則都很少。這種極為顯著的差異也表明沉積物有機(jī)質(zhì)和厚壁菌門（Firmicutes）的細(xì)菌具有更為密切的關(guān)聯(lián)。從分類學(xué)水平更高的屬上看，厚壁菌門（Firmicutes）的芽孢桿菌和乳球菌在荷花區(qū)沉積物中具有相對(duì)高的豐度。對(duì)于濕地沉積物中有機(jī)質(zhì)和這類細(xì)菌關(guān)系的機(jī)制尚不清楚。荷花區(qū)沉積物也還含有較高的假單胞菌（Pseudomonas）、嗜甲基菌（Methylotenera），這些菌株在蘆葦區(qū)、茭草區(qū)沉積物中含量則極少。有機(jī)質(zhì)對(duì)微生物結(jié)構(gòu)多樣性的影響必然引起微生物功能多樣性的變化。研究表明，芽孢桿菌（Bacillus）具有較強(qiáng)的好氧反硝化能力，在反硝化細(xì)菌群體中占據(jù)了較大的比重[32]。假單胞菌（Pseudomonas）也是常見的反硝化細(xì)菌，很多的反硝化菌被鑒定為熒光假單胞菌、施氏假單胞菌、惡臭假單胞菌、硝基還原假單胞菌和嗜麥芽假單胞菌等[33]。嗜甲基菌（Methylotenera）是一種最新發(fā)現(xiàn)的與甲醇代謝有關(guān)的變形菌，同時(shí)具有反硝化能力[34]。因此，可以推測(cè)，荷花區(qū)沉積物存在較強(qiáng)的好氧反硝化過程，具有更強(qiáng)的反硝化潛力，有利于富營養(yǎng)化湖泊中氮素的去除，加速氮元素的生物地球化學(xué)循環(huán)，但仍需更多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

相對(duì)于荷花，蘆葦和茭草沉積物相對(duì)豐富的有機(jī)質(zhì)含量必然會(huì)引起好氧環(huán)境的減弱和厭氧環(huán)境的增強(qiáng)，這可能是好氧反硝化在荷花區(qū)較強(qiáng)的原因。這種好氧環(huán)境和厭氧環(huán)境的此消彼長(zhǎng)也能很好地解釋為何蘆葦和茭草沉積物均含有相當(dāng)高比例的厭氧蠅菌科（Anaerolineaceae）的細(xì)菌，而荷花區(qū)比例較低。

4 結(jié)論

（1）在3種植物蘆葦、茭草和荷花區(qū)的沉積物中，均以變形菌門（Proteobacteria）為優(yōu)勢(shì)菌群，相對(duì)豐度比例相似，都接近50%；硝化螺旋菌屬（Nitrospira）和亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonadaceae）也占有較大的比例，且相對(duì)豐度相當(dāng)。沉積物硝化過程活躍，植物類型對(duì)其沒有影響。

（2）在相同的濕地環(huán)境中，荷花比蘆葦或茭草具有更低的碳氮水平，更低的細(xì)菌豐度及多樣性。與蘆葦和茭草相比，荷花沉積物細(xì)菌群落組成呈現(xiàn)出較大差異，出現(xiàn)豐富的厚壁菌門（Firmicutes）的細(xì)菌，如芽孢桿菌（Bacillus）和乳球菌（Lactococcus）等。植物通過改變沉積物碳氮含量影響其細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，而不同的植物作用下沉積物碳氮含量的差異是造成其細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異的重要原因。

（3）與蘆葦和茭草相比，荷花區(qū)沉積物不僅有相對(duì)豐富的芽孢桿菌（Bacillus）和乳球菌（Lactococcus），還有高比例的假單胞菌（Pseudomonas）和嗜甲基菌（Methylotenera）等，它們都具有較強(qiáng)的好氧反硝化功能，這暗示荷花區(qū)沉積物有更強(qiáng)的反硝化潛力，可為湖泊富營養(yǎng)化的植物修復(fù)提供借鑒和參考。

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