孫 濤，付 婧，周 進(jìn)

（1.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090）

南海是世界第三、太平洋西部最大的邊緣海，最大深度可超過5000 m，具有復(fù)雜的物理化學(xué)環(huán)境。黑潮、季風(fēng)、上升流和渦旋等物理力量的干擾較為顯著地影響南海水體物理化學(xué)性質(zhì)，造就其區(qū)域高度異質(zhì)化的生境空間［1-3］。細(xì)菌是海洋微生物中的優(yōu)勢(shì)類群，廣泛參與海洋生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)，已有研究報(bào)道，南海水域微生物多樣性水平較高［4-6］。

針對(duì)南海水域細(xì)菌的物種多樣性和群落結(jié)構(gòu)已有較好研究基礎(chǔ)。然而，現(xiàn)階段海洋群落生態(tài)學(xué)研究多依賴于數(shù)量較為有限的現(xiàn)場(chǎng)采集，此種基于有限數(shù)量樣本的群落結(jié)構(gòu)描述與實(shí)際數(shù)據(jù)之間尚存差距。南海區(qū)域遼闊，海況通常較為惡劣，海洋研究樣品采集成本較高。已有南海細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性研究中樣品采集站位數(shù)量通常較少，站位數(shù)多為十余個(gè)至數(shù)十個(gè)［4-7］，研究覆蓋的區(qū)域范圍較為有限，因此以大范圍采樣為基礎(chǔ)的南海細(xì)菌群落研究具有重要意義。南海水體總體處于寡營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，珠江河口和陸域徑流向海域輸入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，易在海域內(nèi)形成沿岸至深海漸變的細(xì)菌生境，此種漸變生境可能在較小的空間范圍內(nèi)具有較為明顯的理化環(huán)境條件梯度［9］。揭示此種梯度化生境條件下的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)可為理解南海環(huán)境異質(zhì)性提供生物學(xué)證據(jù)。

已有針對(duì)南海細(xì)菌群落的研究多探討表層海水中細(xì)菌群落的空間分布特點(diǎn)以及細(xì)菌在水體環(huán)境中的垂直分布［6］。研究發(fā)現(xiàn)，南海海水中細(xì)菌類群受到理化環(huán)境因素的影響，上層海水中細(xì)菌豐富度和多樣性隨深度增加而增加，垂直分布較為顯著［10-11］。也有研究發(fā)現(xiàn)，南海表層細(xì)菌群落具有生態(tài)類型（沿岸和海洋區(qū)）和中尺度物理過程的兩級(jí)空間分布模式［6］。以往針對(duì)南海細(xì)菌的空間分布和垂直分布特征研究，多數(shù)研究調(diào)查站位較少，采樣范圍較為有限［4-7］，采樣范圍未覆蓋南海東北部、瓊東和北部灣等南海近岸典型水域等，或者是研究一些特定的生境，如上升流、冷泉等［12-13］。伴隨分子生物學(xué)技術(shù)方法的發(fā)展，細(xì)菌的多樣性及其分布格局有望得以深入研究。

本研究在南海海域?qū)崿F(xiàn)了較大規(guī)模的海水細(xì)菌樣品采集，采集范圍覆蓋南海東北部、瓊東和北部灣等南海近岸典型水域。研究旨在描述南海近海浮游細(xì)菌多樣性、群落結(jié)構(gòu)及其空間分布特征，基于較大樣品采集信息的分析研究有望更為科學(xué)、客觀地揭示南海細(xì)菌分布格局，以期為南海微生物資源開發(fā)利用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

本研究在南海水域設(shè)置50個(gè)采樣站位（圖1），采樣區(qū)域主要包括南海東北部、瓊東和北部灣共3個(gè)區(qū)域。利用船載玫瑰花式采水器采集表層（0～5 m）和底層海水（部分站位）樣品各2 L，樣品通過負(fù)壓過濾方法抽濾至0.22μm聚碳酸酯膜（Merck-Millipore，Iceland），濾膜樣品立即轉(zhuǎn)移至無菌凍存管，置于液氮中保存。樣品采集搭載國(guó)家自然科學(xué)基金委和廣東海洋大學(xué)組織的開放航次，樣品采集時(shí)間為2018年6—8月。

1.2 基因組DNA提取與16Sr RNA高通量測(cè)序

在無菌條件下將濾膜樣品剪碎，按照DNA提取試劑盒（FastDNA?Spin Kit for Soil，MP Biomedicals）規(guī)定步驟嚴(yán)格進(jìn)行基因組DNA抽提。利用NanoDrop 2000分光光度計(jì)2000c（Thermo Fisher Scientific Inc.，Wilmington，DE，USA）檢測(cè)DNA提取物的濃度（ng·μL-1），利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA抽提質(zhì)量。

利用16SrRNA基因V3-V4高變區(qū)序列信息鑒定微生物物種。選取10 ng高濃度和高質(zhì)量DNA為模板，使用帶有barcode的特異正向引物338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和 反向引物806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）擴(kuò)增V3-V4 rRNA靶區(qū)域，共進(jìn)行3次擴(kuò)增［14］。PCR擴(kuò)增反應(yīng)條件為：95℃預(yù)變性3 min，循環(huán)35次（95℃變性30 s，50℃退火30 s，72℃延伸45 s）；最后72℃延伸10 min，10℃保存。擴(kuò)增體系（20μL）：5×FastPfuBuffer 4μL、dNTPs（2.5 mmol·L-1）2μL、正向引物Forward Primer（5μmol·L-1）0.8μL、反向引物Reverse Primer（5μmol·L-1）0.8μL、FastPfuPolymerase 0.4μL、BSA 0.2μL、Template DNA 10 ng、補(bǔ)ddH2O至20μL。PCR產(chǎn)物經(jīng)2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，用QuantiFluorTM-ST藍(lán)色熒光定量系統(tǒng)（Promega Corporation，Madison，WI，USA）進(jìn)行定量檢測(cè)。按照每個(gè)樣本的測(cè)序量要求，進(jìn)行相應(yīng)比例的混合，構(gòu)建Miseq文庫(kù)。高通量測(cè)序由美吉生物醫(yī)藥科技有限公司（上海）使用Miseq PE300（Illumina Inc，San Diego，CA，USA）測(cè)序平臺(tái)完成，測(cè)序策略為2×300 bp。

本研究所使用的原始序列已上傳至NCBI的SRA數(shù)據(jù)庫(kù)，登錄號(hào)為SRX11623561-SRX11623624。

1.3 數(shù)據(jù)處理和生物信息學(xué)分析

根據(jù)overlap關(guān)系對(duì)Miseq測(cè)序得到的PE reads進(jìn)行拼接，同時(shí)對(duì)序列質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)控拼接和過濾，去除引物序列和含barcode序列，優(yōu)化測(cè)序數(shù)據(jù)。利 用Usearch［15］（version 7.1 http：／／drive5.com／uparse／）軟 件 平 臺(tái)（UPARSE［16］：highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads）對(duì)非重復(fù)序列（不含單序列）進(jìn)行聚類，根據(jù)97%的序列相似度歸類產(chǎn)生操作分類單元（operational taxonomic unit，OTU）。聚類過程中去除嵌合體。

采用RDP classifier貝葉斯算法［17］（置信度閾值為0.8）對(duì)OTU代表序列進(jìn)行比對(duì)注釋，對(duì)照Silva數(shù)據(jù)庫(kù)［18］（silva138／16s_bacteria，http：／／www.arb-silva.de）匹配各OTU的分類信息。匹配至葉綠體（chloroplast）、線粒體（mitochondria）、古菌（Archaea）和未歸類的OTU，以及相對(duì)豐度小于序列總數(shù)0.01%的OTU未被包括在后續(xù)群落結(jié)構(gòu)分析之內(nèi)。

1.4 細(xì)菌群落多樣性分析

本文基于α-和β-多樣性兩個(gè)角度描述研究區(qū)域細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)特征和多樣性水平。α-多樣性分析時(shí)計(jì)算如下參數(shù)：OTU數(shù)量（OTUs）、覆蓋度（Good's coverage，G）、多樣性指數(shù)（Shannon-Wiener，SW）、單純度指數(shù)（Simpson）和豐富度指數(shù)（Chao 1，Ace）。使用QIIME［19］（1.9.1，http：／／qiime.org／install／index.html）軟件運(yùn)行core_diversity_analyses.py腳本文件計(jì)算α-多樣性指數(shù)。數(shù)據(jù)類型不符合正態(tài)分布和方差不齊，選用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)（Wilcoxon rank-sum test）判別群落多樣性和豐富度指數(shù)在各采樣區(qū)域之間是否具有顯著差異。

基于Bray-curtis非相似性系數(shù)，利用UPGMA聚類方法分析不同樣品之間16SrRNA基因序列的相似性，并利用非度量多維尺度分析方法（nonmetric multidimensional scaling，NMDS）揭示不同樣品之間的差異性，使用ANOSIM檢驗(yàn)NMDS組間差異顯著性。根據(jù)采集樣品的細(xì)菌組成以及不同類群相對(duì)豐度繪制熱圖，研究水體細(xì)菌組成的空間差異。聚類和非度量多維尺度分析以及熱圖繪制利用R軟件完成。

利用LEfSe工具采用線性判別分析方法［20-21］（linear discriminant analysis，LDA）估算細(xì)菌組成對(duì)樣品空間差異的影響效果，鑒定水體樣品中的特異性細(xì)菌類群［13-14］。LDA值表征特定細(xì)菌類群相對(duì)豐度在不同樣品間的差異程度，具有較高LDA值的細(xì)菌類群可視為群落的生物標(biāo)記物。本研究以LDA＞3作為生物標(biāo)記物的篩選標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 細(xì)菌群落α-多樣性

本研究共采集64個(gè)水體樣品。序列篩選后共獲取3041767條高質(zhì)量16S rRNA基因序列（97%相似水平）和2891個(gè)優(yōu)化OTU。單樣本序列數(shù)變化范圍為34457～68506。單樣本OTU數(shù)量變化范圍為241～1245，11號(hào)采樣站位表層水體樣品中OTU數(shù)量最低，33號(hào)站位底層樣品中OTU數(shù)量最高。如圖2所示，曲線逐漸趨于平坦，表明本研究測(cè)序量較為合理，測(cè)序深度足以反映采樣區(qū)域細(xì)菌的多樣性。

圖2 稀釋曲線Fig.2 Rarefaction curves

本次采集樣品SW指數(shù)變化范圍為1.714～5.350，Simpson指數(shù)變化范圍為0.014～0.430，Ace指數(shù)變化范圍為412.100～1601.303，Chao 1指數(shù)變化范圍為394.588～1601.056。Wilcoxon秩和檢驗(yàn)（Wilcoxon rank-sum test）結(jié)果表明，調(diào)查海域底層樣品細(xì)菌多樣性指數(shù)顯著高于表層樣品（P＜0.05）；底層樣品之間無顯著差異；表層樣品之間也無顯著差異，但多樣性高值采樣站位通常出現(xiàn)在本次研究區(qū)域的東北部水域。

2.2 細(xì)菌群落組成分析

本研究采集樣品鑒定OTU隸屬于37門、101綱、243目、404科、753屬。其中13個(gè)門和20個(gè)綱中的OTU相對(duì)豐度超過1%。變形菌門（Proteobacteria）、藍(lán)細(xì)菌門（Cyanobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）和擬桿菌門（Bacteroidota）是研究區(qū)域中4個(gè)具有數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的門（圖3，圖4），各類群的平均相對(duì)豐度分別為39.24%、29.67%、10.97%和10.80%。其他相對(duì)豐度較低、但在大部分樣品中均會(huì)出現(xiàn)的門級(jí)分類單元包括Marinimicrobia_SAR406_clade（占本次鑒定序列總數(shù)2.41%）、SAR324_clade（Marine_group_B，1.95%）和綠彎菌門（Chloroflexi，1.05%）。

圖3 研究區(qū)域水體樣品門級(jí)水平的細(xì)菌組成Fig.3 Composition of bacteria at phylum level in samples from the study area

圖4 研究區(qū)域數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)細(xì)菌門類的相對(duì)豐度熱圖Fig.4 Relative abundance heat map of numerically dominant bacteria in the study area

本研究樣品中變形菌門共鑒定1038個(gè)OTU，豐度最高值出現(xiàn)在11號(hào)站位表層（占站位樣品OTU總數(shù)86.99%）。變形菌門序列數(shù)占11號(hào)站位的表層、42號(hào)站位的底層、34號(hào)站位的底層、41號(hào)站位的底層樣品序列總數(shù)75%以上。本次鑒定的變形菌門OTU中，397個(gè)隸屬于α-變形菌綱，635個(gè)隸屬于γ-變形菌綱，6個(gè)隸屬于unclassified_p_Proteobacteria。α-變形菌綱在11站位的表層（82.57%）和7站位的表層（56.52%）是最具數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的綱，γ-變形菌綱在34站位的底層（78.99%）和42站位的底層（79.25%）樣品中是最具數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的綱。

藍(lán)細(xì)菌門在本次各調(diào)查站位均有出現(xiàn)，此類群共鑒定30個(gè)OTU，相對(duì)豐度最高值出現(xiàn)在24號(hào)站位的表層樣品中（占站位樣品OTU總數(shù)75.88%）。c_Cyanobacteriia和 c_Sericytochromatia是藍(lán)細(xì)菌門中最具數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的綱。擬桿菌門共鑒定388個(gè)OTU，分屬c_Bacteroidia、c_Kapabacteria和c_Rhodothermia綱。c_Bacteroidia包含OTU數(shù)量最多，共含377個(gè)OTU，豐度最高值出現(xiàn)在12站位的表層樣品中（43.58%）。放線菌門共鑒定144個(gè)OTU，分屬c_Actinobacteria、c_Acidimicrobiia、c_Coriobacteriia、c_Rubrobacteria、c_Thermoleophilia和unclassified_p_Actinobacteriota綱，豐度最高值出現(xiàn)在38站位的底層樣品中（32.24%）。

表1 各采樣站位OTU數(shù)量（97%相似水平）和多樣性指數(shù)Tab.1 OTU number（97% similarity level）and typical diversity index of sampling stations

·續(xù)表1·

2.3 細(xì)菌群落β-多樣性分析

NMDS和層級(jí)聚類分析表明，表層或底層海水中不同樣品細(xì)菌群落之間差異較小，表層和底層海水之間細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)差異較大（圖5，圖6）。ANOSIM分析結(jié)果顯示，表、底層海水樣品間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異達(dá)到極顯著性水平（R＝0.6403，P＝0.001）。

圖5 海水細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)NMDS分析Fig.5 NMDS analysis of bacterial community in water samples

圖6 海水樣品細(xì)菌群落的層級(jí)聚類分析Fig.6 Hierarchical cluster analysis of bacterial community of seawater samples

2.4 不同組間的細(xì)菌物種差異組成

如圖7所示，利用LEfSe分析工具的線性判別結(jié)果表明，典型地理區(qū)域內(nèi)表層水體細(xì)菌群落的特征類群較為豐富。設(shè)定LDA值＞3，北部灣水域表層特征細(xì)菌類群包括g_Cyanobium_PCC_6307、f_Halieaceae和o_Cellvibrionales等類群，瓊東水域表層特征細(xì)菌類群包括 o_Rhodospirillales、g_norank_f_AEGEAN_169_marine_group和f_AEGEAN_169_marine_group，南海東北部表層水域特征細(xì)菌類群為o_Rhizobiales。相對(duì)于表層水體，底層水體樣品中細(xì)菌群落特征類群更為豐富，特征細(xì)菌類群可達(dá)26個(gè)，包括g_norank_f_norank_o_norank_p_SAR324_cladeMarine_group_B、f_norank_o_norank_c_norank_p_SAR324_cladeMarine_group_B和c_norank_p_SAR324_cladeMarine_group_B等類群。

圖7 南海水域中細(xì)菌群落的線性判別分析（僅顯示LDA值＞3的細(xì)菌類群）Fig.7 Linear discriminant analysis of bacterial community in South China Sea（only bacterial group with LDA＞3 were listed）

3 討論

3.1 南海水體浮游細(xì)菌群落多樣性

本研究發(fā)現(xiàn)，底層海水樣品中的細(xì)菌豐富度和多樣性要高于表層樣品，表現(xiàn)為層化現(xiàn)象，與全球?qū)踊Ｊ捷^為相似［22］。已有針對(duì)南海浮游細(xì)菌群落研究報(bào)道的OTU數(shù)量多為數(shù)百個(gè)，例如YI等［23］調(diào)查南海海水中細(xì)菌垂直分布時(shí)報(bào)道表層細(xì)菌OTU數(shù)目范圍為696～886；張益［10］在瓊東5 m水層中發(fā)現(xiàn)浮游細(xì)菌OTU數(shù)量大多低于800個(gè)；南海范圍內(nèi)沿14°等緯度線斷面5 m水層中得到的OTU數(shù)目為319～595［10］。本研究鑒定OTU數(shù)目范圍為241～1245，OTU數(shù)量較大，變化范圍較廣，顯示了南海浮游細(xì)菌較高的生物多樣性。

3.2 南海水體的細(xì)菌組成

本研究結(jié)果表明，南海水體中最具數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的細(xì)菌類群包括變形菌門、藍(lán)細(xì)菌門、放線菌門和擬桿菌門，此4類群分別占采集樣品序列總數(shù)39.24%、29.67%、10.97%和10.80%。本研究揭示的南海水體中細(xì)菌群落優(yōu)勢(shì)類群組成與已有相關(guān)報(bào)道一致［24-25］。

變形菌門細(xì)菌在南海水體環(huán)境中不僅出現(xiàn)頻率較高，而且通常具有較高的豐度。在變形菌門內(nèi)，α-變形菌綱和γ-變形菌綱是本研究采集樣品細(xì)菌群落的主要組成成分。在表層海水中，α-變形菌綱的相對(duì)豐度大于γ-變形菌綱；在底層海水中，γ-變形菌綱相對(duì)豐度大于α-變形菌綱。此種分布特征在已有相關(guān)研究中曾有提及［5，24］，顯示了同類群海洋細(xì)菌具多樣化的環(huán)境適應(yīng)能力。在目級(jí)分類水平，本研究樣品中的優(yōu)勢(shì)類群與已有報(bào)道結(jié)論類似，例如α-變形菌綱主要包括紅桿菌目（Rhodobacterales）、SAR11類群、紅螺菌目（Rhodospirillales）、根瘤菌目（Rhizobiales）和鞘脂單胞菌目（Sphingomonadales），γ-變形菌綱主要包括交替單胞菌目（Alteromonadales）、Cellvibrionales、SAR86類群、Thiomicrospirales和假單胞菌目（Pseudomonadales）。此類數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)類群的相對(duì)豐度在不同研究中存在差異，顯示類群具有異質(zhì)性的時(shí)空分布特點(diǎn)。例如紅桿菌目相對(duì)豐度在細(xì)菌群落中的占比在大西洋和太平洋海水中大于25%［24］，在南海北部少數(shù)站位中為5.44%［24］，在本研究中為9.52%。

藍(lán)細(xì)菌門相對(duì)豐度在本次采樣的表層海水樣品中占據(jù)顯著數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，在24號(hào)采樣站位的表層海水中的占比高達(dá)75.88%。底層海水中藍(lán)細(xì)菌門的相對(duì)豐度較低。藍(lán)細(xì)菌門細(xì)菌在海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)和初級(jí)生產(chǎn)力形成中具有重要作用，并且為海洋生物提供碳源，本研究結(jié)論表明，藍(lán)細(xì)菌門在南海水域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中發(fā)揮重要作用。已有研究表明，原綠球藻屬、聚球藻屬藍(lán)細(xì)菌具有環(huán)境指示功能；原綠球藻屬?gòu)V泛分布在貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)海域，聚球藻屬喜居于營(yíng)養(yǎng)豐富的水體環(huán)境［26-28］。在本次研究水域內(nèi)，原綠球藻屬在北部灣海域豐度極低，而在南海北部的陸架開闊海域表層水體（例如36號(hào)站位）豐度較高；聚球藻屬在北部灣和南海北部沿海地區(qū)表層海水（例如24號(hào)站位）中豐度較高。藍(lán)細(xì)菌的此種空間分布特征表明，北部灣和南海北部沿海地區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽含量高于南海北部陸架開闊海域。

本研究區(qū)域內(nèi)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)可能與少數(shù)環(huán)境因子密切相關(guān)。例如，Marinimicrobia_SAR406_clade（Marine group A）和SAR324類群（Marine group B）是海水細(xì)菌中的重要類群，SAR406和SAR324類群在部分海水樣品（第43號(hào)站位）中的相對(duì)豐度分別高達(dá)12.64%和10.12%。此2類群豐度在同站位表、底層水體中存在較為顯著的差異，底層海水樣品中的相對(duì)豐度較高。研究表明，SAR406和SAR324類群在南海、大西洋、太平洋海水垂直方向上的豐度差異與水體中溶解氧含量相關(guān)，水體溶解氧含量伴隨深度增加而減少，此2類群在低氧區(qū)內(nèi)具較高豐度［29-31］。

3.3 南海水體細(xì)菌的分布特征

細(xì)菌是南海生態(tài)系統(tǒng)中最具數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的生物類群，但是至今針對(duì)此區(qū)域內(nèi)細(xì)菌多樣性、空間分布特征以及群落和環(huán)境因子相關(guān)性等方面的認(rèn)知仍較為有限。本研究采樣范圍較廣，可提供較為少見的海盆尺度的空間分布特征分析。

本研究結(jié)果表明，南海表層或底層樣品之間細(xì)菌群落多樣性指數(shù)無顯著差異（Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，P＞0.05），樣品間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)較為相似（UPGMA聚類方法分析），區(qū)域內(nèi)浮游細(xì)菌群落總體上未呈現(xiàn)出顯著的空間異質(zhì)性。盡管如此，細(xì)菌群落的多樣性高值區(qū)通常出現(xiàn)在本次研究區(qū)域的東北部水域。此種差異應(yīng)與東北部水域的環(huán)境特征相關(guān)。東北部采樣水域在經(jīng)度上位于珠江河口的兩側(cè)，在緯度上覆蓋淺海至近千米深海，區(qū)域具有較高的環(huán)境異質(zhì)性。珠江按流量是我國(guó)第二大河流，年徑流量超過3492億m3。珠江巨大的淡水輸入在河口區(qū)域形成較為明顯的鹽度梯度。淺海和深海與陸地距離存在顯著差異，陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)區(qū)域的影響存在差別。此外，南海海洋動(dòng)力過程具有季節(jié)性的多尺度變化特征，南海東北部上升流、海洋鋒面、中尺度和次中尺度渦旋均可能影響海洋細(xì)菌分布格局及其多樣性［32-33］。

南海水域細(xì)菌的垂直分布特征暫無較為明確的結(jié)論。部分研究表明，南海光合作用帶范圍內(nèi)的細(xì)菌多樣性和豐富度隨水體深度的增加而增加［31］，全球范圍尺度上也是如此［22］。有研究認(rèn)為，細(xì)菌在65 m水深處豐度最大，此區(qū)域通常也是葉綠素a含量的高值區(qū)［33］。海洋水文動(dòng)力復(fù)雜，魚類糞便、上升流引起的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入也可能在較深的水體形成細(xì)菌高值區(qū)［33-35］。本研究結(jié)果顯示，南海水域細(xì)菌的垂直分布顯示出顯著的異質(zhì)性。首先，底層水體樣品中出現(xiàn)特異性細(xì)菌類群。Nitrospinota類群在南海北部底層海水樣品中較為常見，在各采樣站位中的相對(duì)豐度維持在較高水平（0.18%～8.82%，最低值和最高值分別出現(xiàn)在第38號(hào)和第47號(hào)站位）。KITZINGER等［36］利用酶聯(lián)熒光原位雜交技術(shù)在表層海水中未發(fā)現(xiàn)Nitrospinota，而在表層以下不同水層均發(fā)現(xiàn)一定豐度Nitrospinota，并且隨著海水深度逐漸增加直至到沉積物之上。Nitrospinota是海洋中最豐富的亞硝酸鹽氧化細(xì)菌，是海洋中氮循環(huán)的重要參與者［37］。少數(shù)研究表明，Nitrospinota在黑暗海洋中固定15%～45%的碳［37］。其次，采樣區(qū)域底層樣品中細(xì)菌群落多樣性顯著高于表層（Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，P＜0.05）。本次調(diào)查Shannon指數(shù)位于前10位的樣品均采集于底層水體，其中33號(hào)站位底層水體細(xì)菌群落的Shannon指數(shù)最高。此外，部分OTU在不同水層中豐度存在顯著差異。SAR11clade等在表、底層皆有分布的類群在底層水體具有更高的豐度。

南海是個(gè)開闊的海洋，受到諸如黑潮、季風(fēng)、環(huán)流、上升流、渦流等物理因素以及珠江口等河口輸入的影響，具有復(fù)雜的物理化學(xué)環(huán)境。本研究顯示的底層水體細(xì)菌群落的較高多樣性很可能與上升流影響有關(guān)。南海北部陸架海域主要的上升流區(qū)分別為閩南沿岸上升流、臺(tái)灣淺灘上升流、粵東上升流、粵西上升流和瓊東沿岸上升流。上升流將高營(yíng)養(yǎng)鹽的低溫深層水帶至真光層，能夠改變上層海洋生態(tài)系統(tǒng)的微生物群落結(jié)構(gòu)［38］。在上升流區(qū)域，CO2濃度的增加、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入等情況能夠顯著提高該區(qū)域的初級(jí)生產(chǎn)力［39-40］。上升流區(qū)域底層水體中的細(xì)菌密度、生物量和細(xì)胞更大［34-35］。汪彧等［41］針對(duì)瓊東海域上升流的觀測(cè)研究指出，區(qū)域內(nèi)強(qiáng)上升流影響區(qū)域主要包括海南島東岸離岸100 km以內(nèi)的30～50 m水體，此區(qū)域與本次研究的部分采樣水域重合（43～50號(hào)站位），較為直接地證明了上升流對(duì)區(qū)域細(xì)菌多樣性的促進(jìn)作用。