芦苇群落水体质量与芦苇转录本的相关性

芦苇 （Phragmites australis） 是广生态幅多年生水生植物，在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境，如盐碱地、重金属污染地等，这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种，并逐渐成为植物学和生态学等领域的研究热点。目前，北京自然和人工湿地中大量栽植芦苇，其主要功能是净化水体、稳定水体自净能力。为深入了解水体质量对芦苇转录本的影响及二者之间的相关性，首先对北京及河北白洋淀共计32个采样点的8项水质指标进行了检测。结果表明，32个采样点的水体整体处于污染状态，主要污染物为总氮 （TN） 和生物需氧量 （BOD），并且水质均略偏碱性，且具有高氮 （N）、高磷 （P）、高BOD和高化学需氧量 （COD） 等特征。主成分分析 （PCA） 表明8项水质指标间具有相关性，可被降至3个维度，第一维度是 BOD/COD/高锰酸盐指数 （COD_Mn）；第二维度是 TN/氨氮 （NH₃-N）/总磷 （TP）；第三维度是 pH/溶解氧 （DO）。对水质指标与芦苇叶片 RNA-seq 转录本进行皮尔森系数相关性分析，筛选出247个与水质指标相关的转录本。其中，232个基因 （93.9%） 的转录水平与水质指标呈现正相关性。经实验室单一因子或双因子验证确定了 PB.4621.1 （编码 GMP 合酶） 和 PB.12079.1 （编码 LEA14蛋白） 两个基因更适合用于监测水体中的氮和磷水平。研究为后续芦苇监测水质技术的开发与利用奠定了理论基础。