罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)养殖池塘沉积物中细菌、硫酸盐还原菌和硫氧化菌的垂直分布特征

沉积物中微生物介导的硫循环在有机物分解和养分循环中发挥重要作用,但目前我们对水产养殖生态系统中的参与硫酸盐还原和硫氧化过程的微生物多样性及其调控机制仍知之甚少。【目的】探究硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)和硫氧化菌(sulfur-oxidizing bacteria,SOB)的垂直分布特征及其主要的环境驱动因素。【方法】本研究利用高通量测序和荧光定量PCR (qPCR)分析了罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)养殖池塘沉积物表层(0–1 cm)、中层(10–11 cm)和底层(20–21 cm)中的细菌、SRB和SOB的丰度、多样性和群落组成。【结果】细菌(16S rRNA)、硫酸盐还原菌(dsrB)和硫氧化菌(soxB)的基因拷贝数呈现着从表层到中层急剧骤降的趋势(ANOVA,P<0.05),但中层和底层样品之间的差异却并不显著(P>0.05),以及α多样性分析显示3个群体的物种丰富度和均匀度都随深度而逐步降低,这都说明硫循环过程主要发生于沉积物的表层。γ-、δ-和β-变形菌分别是细菌、SRB和SOB的优势类群;其中SRB以Desulfobacca属和脱硫八叠球菌属(Desulfosarcina)为主,前者在表层有着最低的比重,而后者却与之相反;硫杆菌(Thiobacillus)作为细菌和SOB的优势属,更广泛地分布于中层沉积物中。RDA分析和Mantel检验揭示了影响细菌群落的主要环境因子是NO₃^–、SO₄^2–、TOC和TON,而SRB的群落变异主要是由As、TON、NO₃^–和Pb所驱动,以及SOB的群落变化则主要响应了TC、NO₂^–、NH₄⁺和TON浓度。【结论】养殖池塘底栖的细菌、SRB和SOB的丰度、多样性和群落结构的垂直分布特征可能受到多种环境因素共同的影响。