張麗娟，杜 瀚，贠豐澤，馬應(yīng)輝，張新強(qiáng)，阿瓦古麗·圖爾蓀，馬正海

(1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆生物資源基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830046；2.中國(guó)科學(xué)院新疆天山冰川觀測(cè)試驗(yàn)站，新疆 烏魯木齊 830035)

冰川區(qū)冰雪微生物是地球化學(xué)及氣候與環(huán)境變化的指示生物，其分布、豐度和多樣性受冰川區(qū)氣候和環(huán)境變化的影響［1-2］，其所含色素通過降低冰川表面反照率而加速冰川融化［3］，因此，冰川區(qū)冰雪微生物的多樣性及其功能研究不僅在冰川學(xué)和生態(tài)學(xué)中具有重要的理論意義，同時(shí)也能反映氣候和環(huán)境的變化，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

微生物群落與氣象因子和季節(jié)周期相關(guān)的動(dòng)態(tài)變化的研究已有較多報(bào)道，劉勇勤等［4］對(duì)珠穆朗瑪峰地區(qū)東絨布冰川冰雪微生物數(shù)量和菌群結(jié)構(gòu)及其與季節(jié)變化的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明微生物的數(shù)量和菌群結(jié)構(gòu)具有明顯的季節(jié)特征，可能是受珠峰地區(qū)夏季和冬季不同水汽來源的影響所致；劉曉波等［5］研究了各拉丹冬果曲冰川雪中細(xì)菌的季節(jié)變化特征，結(jié)果顯示夏季主要以α-Protobacteria和Actinobacteria 為主，冬春季主要以Cytophaga-Flavobacterium-Bacterioides（CFB）為主，反映了細(xì)菌對(duì)不同季節(jié)大氣環(huán)流的響應(yīng)；王海偉［6］分析了天山1 號(hào)冰川不同季節(jié)表層雪中細(xì)菌群落與氣候環(huán)境因子的關(guān)系，結(jié)果顯示春季和夏季（4—8月）細(xì)菌種類較少，秋冬季節(jié)（9 月至次年2 月）細(xì)菌種類較多，Arthrobacter和Sphingomonas兩屬普遍存在于不同季節(jié)。

雪系統(tǒng)具有季節(jié)性溫度波動(dòng)、強(qiáng)光照、紫外輻射和好氧等環(huán)境特征，烏源1 號(hào)冰川雪層厚度隨季節(jié)變化，冬季雪層厚度變化不大，夏季雪層厚度隨溫度升高而減小，通過沉降作用，積雪可以將大氣中的不同物質(zhì)及微生物與下層土壤或冰川冰的微環(huán)境聯(lián)系起來，對(duì)冰川生態(tài)系統(tǒng)具有重要影響［7］。近年來，烏源1 號(hào)冰川的氣候隨全球變暖向暖濕化發(fā)展，冰川退縮明顯，積雪加速消融的同時(shí)由降雪和降水不斷補(bǔ)給［8］；每年4—6月季風(fēng)期大量來自中亞干旱區(qū)陸地外源物質(zhì)向?yàn)踉? 號(hào)冰川輸入［9］，以上氣候變化不僅會(huì)改變雪層中化學(xué)成分的原始記錄，還會(huì)導(dǎo)致冰川融水的徑流增加，進(jìn)而影響冰川下游的生態(tài)系統(tǒng)［10-11］。與此同時(shí)，烏源1 號(hào)冰川規(guī)模較小，距離城鎮(zhèn)近，受周邊人類活動(dòng)的干擾較嚴(yán)重，如附近后峽鎮(zhèn)工業(yè)排放的大量污染物以及周邊城鎮(zhèn)空氣污染物可隨大氣環(huán)流進(jìn)入冰川區(qū)上空?？傊瑸踉? 號(hào)冰川的生態(tài)和環(huán)境受氣候變化和人類活動(dòng)的雙重影響而變得極為脆弱，而冰川區(qū)積雪是研究冰川氣候和環(huán)境變化的重要材料，其化學(xué)組分和微生物多樣性受周圍環(huán)境和局域微環(huán)境的影響較大［12］，其中的微生物則是冰川區(qū)氣候和環(huán)境變化最敏感的指示生物［13］。本研究于2021年4—6月采集烏源1號(hào)冰川表層雪，分析細(xì)菌、古菌和真菌的群落組成，探討冰川表層雪微生物多樣性和結(jié)構(gòu)受氣候和環(huán)境變化的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

烏源1號(hào)冰川（43°06′N，86°49′E）位于亞洲大陸中部，地處天山中段喀拉烏成山北坡，由東、西兩支冰川組成，呈東北走向，被沙漠和戈壁包圍，冰川距城市較近（圖1）。烏源1號(hào)冰川海拔4486 m，典型大陸性氣候，主要受西風(fēng)急流的影響，近地表局地的山谷風(fēng)于每年3—9 月盛行［14］。根據(jù)大西溝氣象站（3593 m）觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，1959—2017年期間烏源1號(hào)冰川年均降水量460 mm，年均氣溫-4.6 ℃［15］，主要降水期在5—9 月，為夏季補(bǔ)給型冰川［16］，期間由于消融加劇和融水下滲，會(huì)對(duì)下部雪層產(chǎn)生影響［17］。

圖1 研究區(qū)位置及采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Location of the study area and distribution of the sampling sites

1.2 樣品的采樣

表層雪樣采集于烏源1 號(hào)冰川背陽面處，分別采集了2021 年4 月4 日海拔3549 m 處雪樣（TSX1）以及6 月19 日海拔3770 m 處雪樣（TSX2）和海拔3800 m處雪樣（TSX3）。為避免人為污染，采樣工具均經(jīng)無菌處理，采樣人員穿戴一次性無菌手套、口罩和超凈服。設(shè)置3個(gè)取樣點(diǎn)，樣方為2 m×2 m，取平行樣3 份，采樣時(shí)為防止雪樣污染和受強(qiáng)紫外照射，首先去除表面10 cm雪層，將10～30 cm深的雪樣收集至5 L 無菌的聚乙烯瓶。采集的雪樣保存于-20 ℃車載冰箱中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱備用。

1.3 雪樣中細(xì)菌、古菌和真菌的收集

3份雪樣于4 ℃暗環(huán)境下融化后，各取15 L雪樣融水，分別經(jīng)0.22 μm聚醚砜濾膜過濾收集微生物，濾膜儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱。以上濾膜置于干冰中進(jìn)行高通量測(cè)序。

1.4 總DNA提取及PCR擴(kuò)增

用ALFA-SEQ Advanced Water DNA Kit 試劑盒（Thermo，USA）提取基因組DNA，瓊脂糖凝膠電泳和Qubit 2.0熒光定量?jī)x（InvitrogenTM）對(duì)DNA的純度和濃度進(jìn)行定量。以雪樣DNA 為模板進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，分別用引物338F（ACTCCTACGGGAGGCAGCA）和806R（GGACTACHVGGGTWTCTAAT）［18］擴(kuò)增細(xì)菌16S rDNA V3-V4 區(qū)，用引物Arch519F（CAGCCGCCGCGGTAA）和 Arch915R（GTGCTCCCCCGCCAATTCCT）［19］擴(kuò)增古菌16S rDNA V4-V5 區(qū)，用引物ITS3-F（GCATCGATGAAGAACGCAGC）和ITS4-R（TCCTCCGCTTATTGATATGC）［20］擴(kuò)增真菌ITS2區(qū)，以上引物均帶Barcode。PCR 反應(yīng)體系（50 μL）包括：DNA模板50 ng，正反向引物各1 μL，2×Premix Taq 25 μL，補(bǔ)Nuclease-free water 至50 μL。用無菌去離子水代替DNA 模板用作PCR 反應(yīng)的陰性對(duì)照。PCR擴(kuò)增條件為：94 ℃預(yù)變性5 min，94 ℃變性30 s，52 ℃復(fù)性30 s，72 ℃延伸30 s，30 個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸10 min。1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)PCR 產(chǎn)物的片段長(zhǎng)度。使用GeneTools Analysis Software(V.4.03.05.0,SynGene)將細(xì)菌、古菌和真菌的PCR產(chǎn)物分別進(jìn)行濃度對(duì)比后，按照等質(zhì)量原則計(jì)算各樣品所需體積，將各PCR 產(chǎn)物進(jìn)行混合。使用E.Z.N.A.?Gel Extraction Kit（Omega，USA）凝膠回收試劑盒回收PCR產(chǎn)物，TE緩沖液洗脫回收目標(biāo)DNA片段。

1.5 文庫構(gòu)建和上機(jī)測(cè)序

按照NEBNext?UltraTMII DNA Library Prep Kit for Illumina?（New England Biolabs,USA）標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行建庫操作。使用Illumina Nova 6000 平臺(tái)對(duì)構(gòu)建的擴(kuò)增子文庫進(jìn)行PE150 測(cè)序。本研究獲得的細(xì)菌、古菌和真菌的測(cè)序數(shù)據(jù)已提交至國(guó)家生物技術(shù)信息中心（National Center for Biotechnology Information, NCBI），可 查 看Bioproject accession PRJNA872833。

1.6 測(cè)序數(shù)據(jù)處理及分析

對(duì)獲得的原始序列（raw reads）進(jìn)行質(zhì)控、去除引物、overlap 小于16 bp 且拼接錯(cuò)配大于5 bp 的序列、低質(zhì)量的raw tags 和嵌合體，獲得高質(zhì)量的序列clean tags，使用UPARSE軟件［以大于97%的相似性聚類生成操作分類單元（Operational Taxonomic Unit，OTU）］，用每個(gè)OTU 的代表序列與數(shù)據(jù)庫［SILVA（細(xì)菌、古菌）和Unite（真菌）］比對(duì)獲得物種注釋信息?；贠TU 豐度表，使用Usearch（V.10.0.240）計(jì)算Chao1、Shannon 和Simpson 等α多樣性指數(shù)以評(píng)價(jià)不同菌群種類的豐富度和多樣性。運(yùn)用R 包‘psych’中的Corr.Test 函數(shù)計(jì)算樣品相關(guān)性矩陣并執(zhí)行檢驗(yàn)不同菌群屬水平物種間的Spearman 相關(guān)性系數(shù)，得到相關(guān)性系數(shù)矩陣和P值矩陣，確定物種間存在相互作用的閾值（|R|＞0.7，P≤0.05），利用Gephi V.0.9.6 軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互作圖的構(gòu)建。

2 結(jié)果與分析

2.1 雪樣中微生物測(cè)序數(shù)據(jù)及稀釋曲線

經(jīng)高通量測(cè)序，雪樣中細(xì)菌、古菌和真菌分別共計(jì)獲得213849 條、578 條和110952 條有效序列，OTU總數(shù)分別為804個(gè)、28個(gè)和1059個(gè)。各稀釋度曲線見圖1，細(xì)菌（圖2a）、古菌（圖2b）和真菌（圖2c）的曲線均趨于平坦，說明測(cè)序獲得了絕大多數(shù)樣本信息，能夠反映雪樣中不同微生物的多樣性。

圖2 雪樣中細(xì)菌（a）、古菌（b）和真菌（c）的OTU韋恩圖和Richness稀釋曲線Fig.2 OTU Venn and Richness rarefaction curves of bacteria(a),archaea(b)and fungi(c)in the snow samples

2.2 雪樣中細(xì)菌多樣性分析

各雪樣中細(xì)菌OTU 在228～297 個(gè)。Venn 圖顯示（圖2a），雪樣中共有的細(xì)菌OTU 數(shù)目為51個(gè)，占OTU 總數(shù)的6.34%，3 個(gè)雪樣中特有的OTU 數(shù)目分別為206個(gè)、44個(gè)和81個(gè)，以TSX1中特有OTU數(shù)目最多。α多樣性指數(shù)（表1）顯示，春季樣品TSX1 中細(xì)菌的多樣性高于夏季樣品TSX2 和TSX3，而夏季高海拔樣品TSX3中的細(xì)菌多樣性又高于低海拔樣品TSX2。

表1 雪樣細(xì)菌、古菌和真菌的α多樣性指數(shù)Tab.1 Alpha diversity indexes of the bacterial,archaea and fungi community in the snow samples

3 份雪樣共鑒定出19 個(gè)菌門（圖3a），TSX1、TSX2 和TSX3 分別鑒定出17 個(gè)、10 個(gè)和11 個(gè)菌門。TSX1 的優(yōu)勢(shì)菌為變形菌門（Proteobacteria，89.10%）和放線菌門（Actinobacteria，5.31%），TSX2 和TSX3的優(yōu)勢(shì)菌均為變形菌門（Proteobacteria，58.13%和63.65%）和 擬 桿 菌 門（Bacteroidetes，40.74% 和35.31%）。

圖3 雪樣細(xì)菌群落組成Fig.3 The bacteria community in the snow samples

在綱分類階元共鑒定出45個(gè)菌綱，TSX1、TSX2和TSX3 分別鑒定出40 個(gè)、16 個(gè)和17 個(gè)菌綱，相對(duì)豐度前13的菌綱如圖3b所示。在優(yōu)勢(shì)菌綱中，3份雪樣的γ變形菌綱（Gammaproteobacteria）相對(duì)豐度在32.47%～61.17%之間，TSX1 中α變形菌綱（Alphaproteobacteria）和放線菌綱（Actinobacteria）的相對(duì)豐度分別為56.56%和5.15%，TSX2 和TSX3 中的擬桿菌綱（Bacteroidia）、δ變形菌綱（Deltaproteobacteria）的相對(duì)豐度分別為35.31%和40.74%、0.96%和1.72%。

在屬分類階元共鑒定出152 個(gè)菌屬，TSX1、TSX2和TSX3分別鑒定出111個(gè)、72個(gè)和79個(gè)菌屬，TSX1 的細(xì)菌種類明顯多于TSX2 和TSX3。相對(duì)豐度前14的菌屬如圖3c所示，3份雪樣的優(yōu)勢(shì)菌屬存在差異，TSX1 的優(yōu)勢(shì)菌屬包括短波單胞菌屬（Brevundimonas，12.44%）、寡養(yǎng)單胞菌屬（Stenotrophomonas，11.90%）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomonas，9.95%）、甲基桿菌屬（Methylobacterium，8.64%）和青枯菌屬（Ralstonia，6.99%），TSX2 和TSX3 的優(yōu)勢(shì)菌屬 包 括 黃 桿 菌 屬（Flavobacterium，26.01% 和33.64%）、極地單胞菌屬（Polaromonas，21.36%和24.72%）、紅育菌屬（Rhodoferax，7.34%和11.50%）和馬賽菌屬（Massilia，7.62%和11.75%）。相對(duì)豐度不低于1%的菌屬還包括主要存在于TSX1中的異樣根瘤菌屬（Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium）和（Ralstonia）以及主要存在于TSX3中的Arcicella、Herminiimonas、假單胞菌屬（Pseudomonas）和土地桿菌屬（Pedobacter），其他未分類的菌屬占4.85%～26.73%。

2.3 雪樣中古菌多樣性的分析

各雪樣OTU 在7～11 個(gè)之間。Venn 圖顯示（圖2b），雪樣中共有的古菌OTU數(shù)目為3個(gè)，占OTU總數(shù)的10.71%，3 個(gè)雪樣中特有的OTU 數(shù)目分別為4個(gè)、2 個(gè)和3 個(gè)，以TSX1 中特有OTU 數(shù)目最多。雪樣古菌的α多樣性指數(shù)（表1）顯示，夏季樣品TSX2和TSX3 中古菌的多樣性高于春季樣品TSX1，而夏季低海拔樣品TSX2中的古菌多樣性又高于高海拔樣品TSX3。

3份雪樣鑒定出的古菌分屬3個(gè)門（圖4a）、4個(gè)綱（圖4b）和4個(gè)屬（圖4c）。奇古菌門（Thaumarchaeota）在3份雪樣中的相對(duì)豐度分別為38.10%、97.18%和97.55%；納古菌門（Nanoarchaeaeota）僅存在于TSX1中，相對(duì)豐度為61.90%；廣古菌門（Euryarchaeota）存在于TSX2 和TSX3 中，相對(duì)豐度分別為2.45%和2.88%。綱分類階元，Nitrososphaeria 綱存在于3 份雪樣中，相對(duì)豐度在38.10%～97.55%，Woesearchaeia綱僅存在于TSX1中，占61.90%。屬分類階元，奇古菌門的Candidatus Nitrososphaera屬存在于3 份雪樣中，相對(duì)豐度在0.79%～4.41%之間；Candidatus Nitrosoarchaeum屬僅存在于TSX1 中，相對(duì)豐度為23.02%，鹽桿菌綱的Halomarina屬僅存在于TSX2中，相對(duì)豐度為1.61%，甲烷桿菌綱的甲烷短桿菌屬（Methanobrevibacter）僅存在于TSX3 中，相對(duì)豐度為0.98%；雪樣中屬水平上未確定分類地位的古菌占比較高，在76.19%～95.56%之間。

圖4 雪樣古菌群落組成Fig.4 The archaea community in the snow samples

2.4 雪樣中真菌多樣性的分析

各雪樣OTU 在103～334 個(gè)之間。Venn 圖顯示（圖2c），雪樣中共有的真菌OTU 數(shù)目為82 個(gè)，占OTU 總數(shù)的10.70%，3 個(gè)雪樣中特有的OTU 數(shù)目分別為45個(gè)、171個(gè)和91個(gè)，以TSX2中特有OTU數(shù)目最多。雪樣真菌α多樣性指數(shù)（表1）顯示，夏季樣品TSX2 和TSX3 中真菌的多樣性高于春季樣品TSX1。

3 份雪樣各鑒定出4 個(gè)菌門，共計(jì)5 個(gè)菌門（圖5a）。其中子囊菌門（Ascomycota）為TSX1的優(yōu)勢(shì)菌門，相對(duì)豐度為88.43%，其在TSX2 和TSX3 中的相對(duì)豐度分別為10.10%和7.06%；單毛壺菌門（Monoblepharidomycota）為TSX2和TSX3的優(yōu)勢(shì)菌門，相對(duì)豐度分別為36.21%和40.78%，TSX1中未發(fā)現(xiàn)該菌；擔(dān)子菌門（Basidiomycota）和壺菌門（Chytridiomycota）在3 份雪樣中均有分布，在TSX2 和TSX3 中的相對(duì)豐度較高；腐生性真菌毛霉門（Mucoromycota）僅存在于TSX1中，相對(duì)豐度為0.09%。

圖5 雪樣真菌群落組成Fig.5 The fungi community in the snow samples

在綱分類階元共鑒定出19個(gè)菌綱，TSX1、TSX2和TSX3 分別鑒定出12 個(gè)、18 個(gè)和15 個(gè)菌綱，相對(duì)豐度前10的菌綱如圖5b所示。座囊菌綱（Dothideomycetes）在3 份雪樣中的相對(duì)豐度均較高（2.67%～3.88%）；散囊菌綱（Eurotiomycetes）和Cystobasidiomycetes 綱在TSX1 中的相對(duì)豐度分別為82.11%和2.20%；單毛壺菌綱（Monoblepharidomycetes）、微球黑粉菌綱（Microbotryomycetes）在TSX2和TSX3中的相對(duì)豐度分別為36.21%和4.78%、10.62%和14.97%；相對(duì)豐度不低于1%的菌屬的菌綱還有TSX3中擔(dān)子菌門的銀耳菌綱（Tremellomycetes）。

在屬分類階元共鑒定出54個(gè)菌屬，TSX1、TSX2和TSX3 分別鑒定出20 個(gè)、50 個(gè)和52 個(gè)菌屬，相對(duì)豐度前10的菌屬如圖5c所示。曲霉屬（Aspergillus）在TSX1 中的相對(duì)豐度為81.04%；紅酵母屬（Rhodotorula）在TSX2 和TSX3 中的相對(duì)豐度分別為6.12%和7.93%；相對(duì)豐度不低于1%的菌屬還包括TSX1中的囊擔(dān)菌屬（Cystobasidium）。TSX2 和TSX3 中未分類菌屬占比較高，分別占47.56%和41.08%。

2.5 雪樣微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

基于Spearman在屬水平上的相關(guān)性構(gòu)建了3個(gè)表層雪樣細(xì)菌、古菌和真菌的互作網(wǎng)絡(luò)（圖6），結(jié)果顯示，烏源1 號(hào)冰川表層雪樣微生物互作關(guān)系主要為細(xì)菌-細(xì)菌、細(xì)菌-真菌以及真菌-真菌的相互作用。根據(jù)Spearman 相關(guān)系數(shù)，得到3 個(gè)相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)互作，其中以細(xì)菌-細(xì)菌為主的網(wǎng)絡(luò)互作節(jié)點(diǎn)數(shù)和邊數(shù)最多，表明細(xì)菌之間的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜，物種聯(lián)系更加緊密。3 個(gè)網(wǎng)絡(luò)互作以正相關(guān)連接為主，占97.3%，負(fù)相關(guān)連接占2.7%，表明烏源1號(hào)冰川表層雪細(xì)菌、古菌和真菌間趨于協(xié)作關(guān)系而非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

圖6 屬分類水平下表面雪樣中細(xì)菌、古菌和真菌的相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)分析Fig.6 Correlation network analysis of bacteria,archaea and fungi of the surface snow base on genus level

3 討論

本研究α多樣性結(jié)果表明，烏源1號(hào)冰川表層雪微生物多樣性在春夏兩季存在明顯差異。就細(xì)菌而言，TSX1的Chao1和Shannon指數(shù)較高，而其Simpson指數(shù)顯著低于另兩份雪樣，說明TSX1 中細(xì)菌的多樣性和豐富度均較高，研究中從TSX1 鑒定的細(xì)菌種類也明顯多于另兩份雪樣；而TSX2 和TSX3 的菌群種類較少且豐富度分布不均勻，優(yōu)勢(shì)菌的生態(tài)優(yōu)勢(shì)度極高，該兩份樣品中變形菌門和擬桿菌門豐度之和均接近99%，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。就真菌而言，TSX2、TSX3 的Chao1 和Shannon 指 數(shù) 明 顯 高 于TSX1，而Simpson 指數(shù)明顯低于TSX1，表明TSX2和TSX3的真菌多樣性更高，其中鑒定的真菌種類也明顯多于TSX1。以上結(jié)果表明，烏源1號(hào)冰川表層雪中細(xì)菌多樣性春季較高夏季較低，而真菌多樣性春季較低夏季較高。有學(xué)者報(bào)道珠穆朗瑪峰東絨布冰川表層雪微生物多樣性隨季節(jié)變化而變化，并發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的多樣性與溫度呈負(fù)相關(guān)［21］，這與本文的研究結(jié)果一致，其可能與冰川區(qū)特定耐冷細(xì)菌群落的生長(zhǎng)特性有關(guān)。另外，受西風(fēng)急流和沙塵的影響，春季大量細(xì)菌可由大氣和沙塵攜帶輸入烏源1號(hào)冰川區(qū)并落入表層雪中，也是細(xì)菌多樣性增加的因素之一。夏季雪樣中真菌多樣性較高，主要與夏季氣溫升高和光照延長(zhǎng)等因素更適于真菌生長(zhǎng)有關(guān)［22］。古菌的多樣性變化與真菌一致，夏季較高春季較低的原因可能是門水平和屬水平相對(duì)豐度最高的古菌均來自奇古菌門，且為氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea，AOA），溫度低時(shí)AOA 生物酶催化新陳代謝的速率減慢［23］，導(dǎo)致豐度降低［24］，春季相較于夏季氣溫偏低，不利于古菌的生長(zhǎng)繁殖。

烏源1 號(hào)冰川雪樣的優(yōu)勢(shì)菌包括變形菌門、擬桿菌門和放線菌門，變形菌門中γ變形菌綱為主要優(yōu)勢(shì)菌，α變形菌綱和δ變形菌綱為次要優(yōu)勢(shì)菌。這些細(xì)菌在其他冰川亦有較高的相對(duì)豐度，如放線菌門、變形菌門和擬桿菌門為珠峰北坡表層雪和冰芯中的優(yōu)勢(shì)菌［25］，α、δ、γ變形菌綱以及放線菌門在Svalbard冰川［26］和天山奎屯哈希勒根51號(hào)冰川［27］雪樣中的相對(duì)豐度均較高。在屬分類階元上，短波單胞菌屬、寡養(yǎng)單胞菌屬、鞘脂單胞菌屬、甲基桿菌屬、青枯菌屬、黃桿菌屬、極地單胞菌屬、紅育菌屬和馬賽菌屬在雪樣中的相對(duì)豐度較高，其中短波單胞菌屬、黃桿菌屬和鞘脂單胞菌屬等為烏源1 號(hào)冰川積雪中的優(yōu)勢(shì)菌群已見報(bào)道［28］，表明這些菌屬在烏源1號(hào)冰川在空間上廣泛分布且相對(duì)豐度較為穩(wěn)定。另外，本研究結(jié)果顯示，春季與夏季優(yōu)勢(shì)菌屬存在差異，推測(cè)可能是由于春、夏兩季烏源1號(hào)冰川冰雪微生物受氣候影響不同，冰雪微生物春季主要受沙塵來源的影響，夏季受降水及氣溫升高冰雪消融的影響，本研究海拔高度雖相差不大，但亦有可能造成不同樣本間優(yōu)勢(shì)菌屬的差異。

從烏源1號(hào)冰川雪樣中注釋到的古菌包括奇古菌門、納古菌門和廣古菌門。奇古菌門為典型的氨氧化古菌，是重要的硝化菌，最早分離于深海極端環(huán)境［29］，其在3份雪樣中的相對(duì)豐度均較高，研究中注釋到奇古菌門Candidatus Nitrososphaera屬在陸地生境氮循環(huán)中發(fā)揮著重要作用［30］，故雪樣中高豐度的奇古菌門可參與冰川環(huán)境的氮循環(huán)。廣古菌門中鑒定到鹽桿菌綱和甲烷桿菌綱，據(jù)報(bào)道這2 個(gè)菌綱在冰川中參與甲烷的生產(chǎn)以及厭氧甲烷的氧化，在地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)中具有重要意義［31-32］。納古菌門僅在TSX1 中注釋到一個(gè)綱，其功能方面的報(bào)道較少。

本研究從雪樣中鑒定出5 個(gè)真菌門，其中子囊菌門和單毛壺菌門的相對(duì)豐度較高，春季雪樣TSX1中真菌群落組成及其豐度與兩份夏季雪樣存在差異。據(jù)報(bào)道子囊菌門在格陵蘭冰芯［33］和Rotmoosferner 冰川［34］中均為優(yōu)勢(shì)真菌，其普遍存在于各類冰川中，在與植物互作［35］和土壤演替成熟［36］中發(fā)揮作用，如子囊菌門的茶漬菌綱（0.08%～0.27%）在本次采集雪樣中的相對(duì)豐度較高，據(jù)報(bào)道其與地衣的形成相關(guān)［37］。單毛壺菌門在土壤環(huán)境和植物中常被報(bào)道［38］，但相對(duì)豐度均較低，且具體的生態(tài)功能未知，在南極苔蘚中注釋到少量單毛壺菌門［39］，其是否可以在冰川中影響植物的生長(zhǎng)還有待進(jìn)一步研究。雪樣中的優(yōu)勢(shì)真菌屬為曲霉菌屬和紅酵母屬。曲霉菌屬耐低溫［40］，具有在低溫條件下降解碳?xì)浠衔锏臐摿Γ?1］，其在1號(hào)冰川底部沉積層中相對(duì)豐度較高［42］。紅酵母屬是冷環(huán)境中的重要酵母［43］，能產(chǎn)多種低溫酶，可承受極端氣候［44］，降解木質(zhì)素和纖維素的能力較細(xì)菌更強(qiáng)［45］，在冰川的碳素循環(huán)中有重要作用。

微生物相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明，烏源1 號(hào)冰川微生物類群共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)中大部分節(jié)點(diǎn)的菌屬為互利共生類型的互作關(guān)系，微生物之間的相互作用主要是受到養(yǎng)分的驅(qū)動(dòng)，表明微生物在冰川惡劣的生態(tài)環(huán)境下，各微生物之間更趨向于合作關(guān)系，更有利于其在冰川中的生存。同時(shí)，細(xì)菌在雪樣微生物群落中所占比例較大，群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，其通過與真菌和古菌直接或間接的相互作用可促進(jìn)微生物群落的恢復(fù)。

本研究從烏源1號(hào)冰川表層雪中注釋到大量冷適應(yīng)微生物。注釋到的冷適應(yīng)細(xì)菌包括變形菌門的馬賽菌屬（0.03%～11.75%）和極性單胞菌屬（0.01%～24.72%），放線菌門的冷桿菌屬（Cryobacterium）（0.01%～0.63%）、節(jié)細(xì)菌屬（Arthrobacter）（0%～0.01%）和紅球菌屬（Rhodococcus）（0%～0.10%），擬桿菌門的黃桿菌屬（2.32%～33.64%）和薄層桿菌屬（Hymenobacter）（0.01%～1.10%）以及厚壁菌門中的芽孢桿菌屬（Bacillus）（0%～0.01%）和類芽孢桿菌屬（Paenibacillus）（0%～0.01%），以上菌屬存在于多種寒冷環(huán)境中［46-48］。注釋到的冷適應(yīng)真菌包括擔(dān)子菌門的隱球酵母屬（Cryptococcus）（0%～0.16%）、Dioszegia（0.08%～0.21%）、紅酵母屬（0.02%～8.02%）、擲孢酵母屬（Sporobolomyces）（0%～0.02%）、Vishniacozyma（0%～0.33%）、Cystobasidium（0.01%～2.23%），子囊菌門的青霉菌屬（0.07%～0.80%）和鏈格孢屬（0.01%～0.14%），以上真菌在烏源1 號(hào)冰川凍土［49］和格陵蘭島冰川［50］中亦有分布。高山冰川是適冷微生物的主要棲息地，其在營(yíng)養(yǎng)循環(huán)和有機(jī)物質(zhì)礦化方面發(fā)揮著重要的作用［51］，并在適應(yīng)冰川環(huán)境的過程中進(jìn)化產(chǎn)生多種耐冷策略和生物特性［52］，在環(huán)境、農(nóng)業(yè)和工業(yè)等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。

4 結(jié)論

烏源1號(hào)冰川表層雪中細(xì)菌和真菌的多樣性受季節(jié)變化影響，細(xì)菌多樣性春季高夏季低，春季變形菌門占優(yōu)勢(shì)，夏季擬桿菌門占優(yōu)勢(shì)；真菌多樣性夏季高春季低，夏季單毛壺菌門占優(yōu)勢(shì)，春季子囊菌門占優(yōu)勢(shì)。春夏兩季均鑒定到奇古菌門、廣古菌門和納古菌門等古菌。烏源1號(hào)冰川表層雪中微生物多樣性較高，雪樣中微生物群落春季受沙塵影響，夏季受消融影響，其季節(jié)變化反映了微生物對(duì)不同季節(jié)大氣環(huán)流和氣候變化的響應(yīng)。烏源1號(hào)冰川表層雪中微生物類群共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)的互作關(guān)系主要為互利共生類型，表明在惡劣的冰川環(huán)境中合作關(guān)系更有利于微生物生存。