張松賀，王佳陽(yáng),2，牟小穎，王富巍

(1.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

生物膜通常生長(zhǎng)在各種氣、固、液相接界面上，由各種微生物，包括細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物組成。在水生態(tài)系統(tǒng)中，生物膜上的微生物群落對(duì)污染物的分解、轉(zhuǎn)化和吸收起著至關(guān)重要的作用[1]，是連通生物地球化學(xué)、微生物動(dòng)力學(xué)與生態(tài)系統(tǒng)功能的重要媒介[2]。與此同時(shí)，生物膜作為淡水生態(tài)系統(tǒng)中代謝活躍、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的一部分，也能夠?yàn)槲⑸锷嫣峁┓€(wěn)定的環(huán)境[3-4]。

沉水植物是微生物的天然基質(zhì)，其特殊的生長(zhǎng)環(huán)境十分有利于附生生物膜的形成，在水生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的生態(tài)作用[4]。沉水植物可以為水生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者提供養(yǎng)分和氧氣，也有利于附著生物膜中需氧細(xì)菌轉(zhuǎn)化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[5]。不同的沉水植物可以向附生生物膜上的微生物釋放特定的化感物質(zhì)，形成特定的附生微生物群落[6-7]。然而，過(guò)度生長(zhǎng)的附生生物膜也會(huì)削弱沉水植物營(yíng)養(yǎng)和光照的獲取，從而對(duì)沉水植物的生長(zhǎng)造成影響[8]。此外，附生生物膜在沉水植物腐敗分解過(guò)程中也發(fā)揮了重要作用[9-10]，植物殘?bào)w可以為水生生物提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如碳、氮和磷)，促進(jìn)了水生態(tài)系統(tǒng)的生物量和能量循環(huán)[11]。目前來(lái)說(shuō)，關(guān)于沉水植物葉面附著生物膜中的微生物結(jié)構(gòu)的研究尚不深入。

本文以太湖、花神湖、茶樓河和解橋河的4種典型沉水植物(黑藻、苦草、菹草和伊樂(lè)藻)葉面的附著生物膜為研究對(duì)象，利用熒光顯微鏡和電子顯微鏡觀測(cè)水生植物葉面附著微生物的分布特征，并對(duì)藻類組成進(jìn)行分析；利用16S rRNA基因高通量測(cè)序技術(shù)，比較分析不同區(qū)域典型沉水植物葉面附著生物膜群落結(jié)構(gòu)組成的差異性，旨在為河湖水生態(tài)修復(fù)治理工程提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

水樣和植物樣品于2014和2015年的7月采集于太湖、花神湖、茶樓河、解橋河。太湖位于長(zhǎng)江三角洲的南緣，是中國(guó)第三大淡水湖，樣品采集于太湖貢湖灣人工濕地中；花神湖是南京市城市湖泊，由人工挖掘而成，最深處達(dá)7 m多，與自然形成的湖泊從邊緣往中間逐漸變深不同，花神湖湖床具有特殊性，離岸不到1 m水深就可能達(dá)到數(shù)米；解橋河和茶樓河位于江蘇省沭陽(yáng)縣新河鎮(zhèn)(圖1)。

圖1 采樣點(diǎn)分布Fig.1 Sampling site distribution

使用采水器在水下50 cm處采集2 L水體樣品帶回實(shí)驗(yàn)室于4℃冷藏保存，并于24 h內(nèi)完成分析。沉水植物樣品用手套或不銹鋼鉤手動(dòng)采集代表性植物樣本，從每種植物的每個(gè)采樣點(diǎn)附近200 m均勻選取3個(gè)樣品。

1.2 樣品測(cè)定

1.2.1 水質(zhì)測(cè)定

水體總氮(TN)采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ636—2012中的堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法進(jìn)行測(cè)定?？偭?TP)采用GB11893—1989中的鉬酸銨分光光度法測(cè)定。

1.2.2 植物葉面微生物數(shù)量和附著藻類密度的測(cè)定

將大約50 g新鮮植物樣品轉(zhuǎn)移到一個(gè)無(wú)菌的500 mL聚乙烯瓶中，該瓶含有400 mL的磷酸鹽緩沖鹽水(PBS，pH為7.4)溶液。超聲處理3 min、振蕩30 min (225 r/min)，最后超聲處理3 min，附生微生物被分離。葉片的表面積使用圖像軟件Adobe Photoshop CS3計(jì)算。將大約5 mL分離的樣品固定在終濃度為2%的甲醛溶液中，用于附生細(xì)菌計(jì)數(shù)。將大約5滴魯戈試劑添加到5 mL分離的樣品溶液中，用于附生藻類分析。

將100 μL洗脫液或水樣與700 μLDAPI(10 μg/mL)進(jìn)一步混合，并在黑暗中染色30 min。樣品通過(guò)0.22 μm濾膜過(guò)濾之后在熒光顯微鏡(ZEISS，德國(guó))下對(duì)黑色膜上的細(xì)菌數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)于每張載玻片，隨機(jī)計(jì)數(shù)30個(gè)窗口。將100 μL洗脫液或水樣滴在浮游生物計(jì)數(shù)室的中間，然后在熒光顯微鏡下觀察。每個(gè)樣品隨機(jī)計(jì)數(shù)50個(gè)窗口。基于形態(tài)學(xué)參數(shù)在屬水平上鑒定藻類(3次重復(fù))。

1.2.3 掃描電鏡分析

將植物葉片樣品切成大約0.5 cm×0.5 cm的正方形，并在2.5%戊二醛溶液中培養(yǎng)12 h，在1% OsO4溶液中培養(yǎng)3 h。用0.1 M磷酸鈉緩沖溶液沖洗3次(每次15 min)后，將葉片樣品在一系列濃度的乙醇中脫水(依次為30%、50%、70%、80%和90%的乙醇，每個(gè)濃度15 min)，然后是100%乙醇脫水3次，每次15 min。脫水后的樣品在冷凍干燥機(jī)中干燥12 h。使用掃描電子顯微鏡(S-4800，Hitachi，Japan)觀察噴金葉片樣品。

1.2.4 附著生物膜細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的測(cè)定

將生物膜樣品與乙醇以1∶2的比例(體積比)混合，然后離心10 min(8 000 r/min)。收集所有濃縮樣品，并將其儲(chǔ)存在-80℃的超低溫冰箱中。使用PowerBiofilm DNA分離試劑盒提取生物膜DNA(每個(gè)樣本3次重復(fù))。用引物342F(5′-CTACGGGGGCAGAG-3′)和806R(5′-GGACTACCGGGGTATCT-3′)擴(kuò)增細(xì)菌的16S rRNA基因[12]。擴(kuò)增程序包括95℃的初始變性步驟(25次循環(huán)，每次持續(xù)2 min)，接著是95℃的變性步驟(30 s)，30℃的退火步驟(55 s)和72℃的延長(zhǎng)步驟(30 s)。最后進(jìn)行72℃的延長(zhǎng)步驟，持續(xù)5 min。焦磷酸測(cè)序在上海美吉生物有限公司的Roche 454 GS FLX+Titanium測(cè)序平臺(tái)(Roche 454 Life Sciences, Branford, CT, U.S.)上進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Oringin 2017處理數(shù)據(jù)并作圖，利用美吉云平臺(tái)進(jìn)行弦圖和熱圖繪制，并進(jìn)行聚類分析。利用CANOCO(Version 4.5, Microcomputer Power, USA)進(jìn)行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沉水植物葉面附著微生物密度

如表1所示，黑藻(茶樓河)的單位質(zhì)量附著總菌數(shù)最大，其次為伊樂(lè)藻(解橋河)、苦草(解橋河)、菹草(花神湖)、苦草(太湖)和伊樂(lè)藻(花神湖)。黑藻(茶樓河)單位葉面積附著總菌數(shù)最大，其次為苦草(解橋河)、伊樂(lè)藻(解橋河)、菹草(花神湖)、苦草(太湖)和伊樂(lè)藻(花神湖)。

表1 沉水植物單位葉質(zhì)量表面和單位葉面積總菌數(shù)

2.2 沉水植物葉面附著生物膜結(jié)構(gòu)特征

由圖2可知，夏季苦草(太湖)葉面顆粒物較多，生物膜結(jié)構(gòu)明顯，觀察到大量藻類和少許桿菌；黑藻(茶樓河)葉面顆粒物較少，生物膜結(jié)構(gòu)明顯，觀察到少許藻類和大量球菌；苦草(解橋河)葉面顆粒物較少，生物膜結(jié)構(gòu)明顯，觀察到少許藻類和大量桿菌；伊樂(lè)藻(解橋河)葉面顆粒物較少，生物膜結(jié)構(gòu)不明顯，觀察到少許藻類和桿菌。

圖2 葉面掃描電鏡照片F(xiàn)ig.2 Scanning electron microscope images of leaf surface

2.3 水體中浮游藻類和沉水植物葉面附著藻類密度及組成

由表2可知，沉水植物葉片單位質(zhì)量附著藻類密度范圍為2.91×106～6.87×103個(gè)/g，單位質(zhì)量密度從大到小順序?yàn)椋阂翗?lè)藻(解橋河)、菹草(花神湖)、苦草(解橋河)、伊樂(lè)藻(花神湖)、苦草(太湖)和黑藻(茶樓河)。沉水植物葉片單位面積附著藻類密度范圍為6.46×103～6.27×104個(gè)/cm2，單位葉面積密度從大到小順序?yàn)?黑藻(茶樓河)、伊樂(lè)藻(解橋河)、苦草(解橋河)、菹草(花神湖)、苦草(太湖)和伊樂(lè)藻(花神湖)。

表2 沉水植物單位葉質(zhì)量表面和單位葉面積附著藻類密度

從采樣水體及沉水植物葉面上共檢測(cè)出綠藻門、藍(lán)藻門、硅藻門、黃藻門、隱藻門和裸藻門共6個(gè)門以及46個(gè)屬(圖3)。不同沉水植物葉面附著藻類優(yōu)勢(shì)門存在一定差異，菹草(花神湖)和伊樂(lè)藻(花神湖)的葉面最優(yōu)勢(shì)藻類為綠藻門，其次為藍(lán)藻門和硅藻門。而苦草(太湖)、黑藻(茶樓河)、苦草(解橋河)和伊樂(lè)藻(解橋河)則以硅藻門相對(duì)豐度最高。水體中，太湖以藍(lán)藻門為主，而茶樓河、解橋河、花神湖則以綠藻門為主?？嗖?太湖)、菹草(花神湖)、伊樂(lè)藻(花神湖)、黑藻(茶樓河)、苦草(解橋河)、伊樂(lè)藻(解橋河)表面分別檢測(cè)出25種、18種、17種、22種、22種和20種藻屬，而湖泊水體中太湖、茶樓河、解橋河和花神湖分別檢測(cè)出21種、15種、2種和19種藻屬。其中，小球藻屬、鼓藻屬、新月藻屬及微囊藻屬4種藻屬在每種沉水植物葉面和水體中均有出現(xiàn)。管鏈藻屬、鞘絲藻屬、螺旋藻屬和菱形藻屬等17種藻屬只存在于沉水植物葉片上，而絲藻屬、團(tuán)藻屬、韋絲藻屬、月牙藻屬和十字藻屬等10個(gè)屬只出現(xiàn)在水體中。太湖和茶樓河水體中相對(duì)豐度最高的藻屬為微囊藻屬，而解橋河和花神湖水體中豐度最高的藻屬為小球藻屬。其中微囊藻屬在沉水植物葉片上和水體中均有較高比例，且水體中高于植物葉片。

圖3 沉水植物葉片表面附著藻類和水體里浮游藻類在各個(gè)樣品中相對(duì)豐度Fig.3 Relative abundance of algae attached on leaves of submerged plants and in environmental water

2.4 沉水植物葉面附著細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與功能

根據(jù)高通量測(cè)序結(jié)果，本文對(duì)樣品的多樣性指數(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)果見表3。Ace指數(shù)和Chao1指數(shù)表明，不同地區(qū)同一種植物附著細(xì)菌豐度顯著不同，如太湖和解橋河的苦草的Ace指數(shù)分別為1747.46和2 680.54，Chao1指數(shù)分別為1 575.62和2 238.40，花神湖和解橋河的伊樂(lè)藻Ace指數(shù)分別為466.13和2 041.98，Chao1指數(shù)分別為370.92和1 713.30)。其中菹草(花神湖)的附著細(xì)菌豐度最低。Shannon指數(shù)用來(lái)反映附著生物膜上的細(xì)菌群落多樣性，苦草(解橋河)最高(6.08)，其次為黑藻(茶樓河)(5.84)和伊樂(lè)藻(解橋河)(5.76)，伊樂(lè)藻(花神湖)最低(2.85)。OTU水平上的聚類分析結(jié)果(圖4(a))顯示，6個(gè)樣品被分為2個(gè)不同組，有著較強(qiáng)地域性，而與物種特異性關(guān)系較弱。

表3 植物樣品細(xì)菌測(cè)序數(shù)據(jù)和多樣性指數(shù)

圖4 植物表面附著細(xì)菌群落在OTU水平上的聚類圖Fig.4 Cluster analyses of bacterial community attached to surface of plants at the OTU level

圖5 優(yōu)勢(shì)屬中的氮循環(huán)相關(guān)功能菌屬Fig.5 Nitrogen cycle-related functional bacteria in the dominant genera

3種沉水植物葉面附著生物膜樣品中共檢測(cè)出39個(gè)細(xì)菌門(圖4(b))，其中有17個(gè)門為優(yōu)勢(shì)門(至少在一個(gè)生物膜樣品中排前10)。變形菌門(Proteobacteria, 28.56%～68.71%)是最主要的門，其次是厚壁菌門(Firmicutes, 8.32%～45.68%)、綠彎菌門(Chloroflexi, 0.20%～26.34%)和擬桿菌門(Bacteroidetes，0.12%～16.01%)等。在變形菌門中，6個(gè)葉片附著生物膜樣品內(nèi)均檢測(cè)到了α-變形菌綱(α-proteobacteria, 3.34%～19.79%)、β-變形菌綱(β-proteobacteria, 0.11%～9.31%)、γ-變形菌綱(γ-proteobacteria，9.29%～58.10%)和δ-變形菌綱(δ-proteobacteria, 0.07%～2.55%)。在屬水平上，6個(gè)樣品中共發(fā)現(xiàn)366個(gè)細(xì)菌屬，其中有38個(gè)優(yōu)勢(shì)屬(至少在一個(gè)樣品中排名前10)，花神湖沉水植物樣品中主要優(yōu)勢(shì)屬為嗜冷桿菌屬Psychrobacter、微小桿菌屬Exiguobacterium、不動(dòng)桿菌屬Acinetobacter和肉食桿菌屬Carnobacterium。值得注意的是，嗜冷桿菌屬Psychrobacter和肉食桿菌屬Carnobacterium只在花神湖樣品中檢測(cè)出。圖5為優(yōu)勢(shì)屬中的氮循環(huán)相關(guān)功能菌。反硝化菌有Sphingobacterium、Rhodobacter、Rhizobium、Pseudomonas、Hyphomicrobium、Hydrogenophaga、Flavobacterium、Comamonas、Bacillus和Acinetobacter共10種，硝化菌有Nitrospira共1種。

采用冗余分析(redundancy analysis)(圖6)描述了水體營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)TN、TP與生物膜內(nèi)優(yōu)勢(shì)屬之間的潛在關(guān)系，結(jié)果顯示39個(gè)優(yōu)勢(shì)屬總體被分為3個(gè)組，組Ⅲ中的細(xì)菌屬均與TN、TP呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，而組Ⅰ和組Ⅱ中的細(xì)菌屬均與TN、TP呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 討 論

3.1 沉水植物葉面附著微生物密度及影響因素分析

通過(guò)對(duì)沉水植物葉面附著藻類和微生物觀測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，沉水植物表面單位葉面積附著微生物總密度(細(xì)菌、真菌及放線菌)比附生藻類密度平均高1個(gè)或2個(gè)數(shù)量級(jí)，這可能與微生物個(gè)體大小有關(guān)。細(xì)菌、真菌及放線菌個(gè)體普遍小于藻類個(gè)體，而個(gè)體越小，其布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，與被黏附表面有更高的碰撞幾率，因此細(xì)菌比藻類更容易附著于沉水植物表面[13]。此外，沉水植物分泌的代謝物質(zhì)可能也是造成附著細(xì)菌密度大于附生藻類的重要原因[14]。Cattaneo等[15]研究發(fā)現(xiàn)，植物葉片結(jié)構(gòu)形態(tài)差異也會(huì)引起附著藻類密度變化，這與本研究結(jié)果一致。黑藻和伊樂(lè)藻葉片先端銳尖，邊緣鋸齒明顯，而苦草葉片先端鈍圓而具小凸尖，基部鈍圓或楔形，邊緣淺波狀，有細(xì)微的鋸齒。特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)使得黑藻和伊樂(lè)藻葉片具有較大的比表面積，可以為藻類提供更大的固著面積，因此葉片上附著藻類密度更高。

圖6 優(yōu)勢(shì)屬與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度之間的冗余分析Fig.6 Redundancy analysis between dominant genera and nutrient concentration

湖泊水體中采集的樣品(太湖、花神湖)葉面總菌數(shù)和附著藻類密度顯著低于河流水體中采集的樣品(解橋河、茶樓河)。在河流樣品采集過(guò)程中，測(cè)定了水流流速為0.3 m/s，而湖泊水體流速較慢。Han等[16]研究發(fā)現(xiàn)，高速水流不僅會(huì)抑制沉水植物的生長(zhǎng)，還會(huì)影響微生物的附著，減少生物膜厚度。此外，河流樣品(高流速)附著生物膜上的細(xì)菌群落多樣性(Shannon指數(shù))高于湖泊水體(低流速)(P<0.05)，這與之前的研究不同[17]，這可能與生境中溫度、人類活動(dòng)強(qiáng)度和光照條件等因素有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。

通過(guò)藻類屬層面的聚類分析發(fā)現(xiàn)，水體樣品聚集在組1，而植物葉片樣品聚集在另外兩組(圖3(b))，表明沉水植物葉面附著藻類組成與環(huán)境水體有明顯差異。Zuo等[18]研究發(fā)現(xiàn)，沉水植物分泌的化學(xué)物質(zhì)可以抑制同一環(huán)境中藻類的生長(zhǎng)，植物葉片附著藻類直接接觸植物，因此更易受到植物分泌物的抑制。在富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中，沉水植物與藻類競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及光熱等條件，影響藻類正常的生理代謝功能，使藻類死亡[19]?；ㄉ窈Ｄ晏幱诟粻I(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)(TN：9.91 mg/L、TP：0.9 mg/L)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量遠(yuǎn)高于太湖(TN：2.81 mg/L、TP：0.29 mg/L)，但卻未曾發(fā)生藻類暴發(fā)事件，這可能與占據(jù)湖區(qū)40%面積的沉水植物有關(guān)。

高通量測(cè)序結(jié)果表明，各樣品中變形菌門都是相對(duì)豐度最高的門，這與Zhang等[20]研究結(jié)果一致。在不同地區(qū)，沉水植物葉面附著細(xì)菌群落主要在變形菌門、擬桿菌門、厚壁菌門和綠彎菌門的比例上存在差異。且同一水體不同沉水植物類型附生生物膜上的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)均不相同，這與新開河內(nèi)沉水植物附著生物膜的結(jié)果一致[12]。在富營(yíng)養(yǎng)化程度最高的花神湖中(TN：9.91 mg/L、TP：0.9 mg/L)，沉水植物葉片附著生物膜中變形菌門占比均高于50%。Cai等[21]研究發(fā)現(xiàn)，隨著水體受污染程度的增加，變形菌門中的α-變形菌綱、β-變形菌綱和γ-變形菌綱的相對(duì)豐度也會(huì)隨之升高，變形菌門的相對(duì)豐度也因此升高。此外，已有研究[22]表明，化感活性物質(zhì)和植物分泌物(如多酚)可能是微生物群落結(jié)構(gòu)差異的一個(gè)重要原因[12]，而化感作用又受周圍環(huán)境影響。不同地區(qū)的沉水植物光照條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)獲取方式等方面的不同，也會(huì)導(dǎo)致沉水植物葉面附著生物膜群落結(jié)構(gòu)的不同。

總的來(lái)說(shuō)，沉水植物葉片上有較多附著微生物，水體中沉水植物的修復(fù)可以增加生物膜的多樣性和豐富度，這些微生物在水生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收或保留中起著關(guān)鍵作用。而植物類型和水體流速等外界因素可能會(huì)影響微生物的附著，從而對(duì)修復(fù)效果產(chǎn)生影響。

3.2 氮循環(huán)中的細(xì)菌群落

硝化和反硝化細(xì)菌在氮循環(huán)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用[23]。盡管之前的研究已經(jīng)在沉水植物葉面發(fā)現(xiàn)了硝化和反硝化細(xì)菌，但是關(guān)于這些細(xì)菌詳細(xì)信息仍不完備[24]。在本研究中，經(jīng)過(guò)對(duì)細(xì)菌屬分類篩選，共檢測(cè)到1種硝化菌和10種反硝化菌(圖5)。硝化細(xì)菌偏向在高溶解氧濃度的區(qū)域生存，如通氣良好的土壤、堆肥和活性污泥[25]。硝化螺旋菌(Nitrospira，0.00%～0.72%)在苦草(解橋河)葉片上相對(duì)豐度最高，雖然豐度不到總菌數(shù)的1%，但是硝化細(xì)菌仍然是脫氮過(guò)程中及其重要的微生物。

反硝化作用是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，反硝化細(xì)菌將硝酸鹽還原為分子氮或氣態(tài)氮。10個(gè)反硝化屬之中，Rhodobacter、Rhizobium、Pseudomonas、Bacillus和Acinetobacter在每個(gè)樣品中都有發(fā)現(xiàn)。紅桿菌屬(Rhodobacter，0.53%～2.32%)在花神湖樣品中相對(duì)豐度較低。紅桿菌屬不僅是一種優(yōu)秀的氮循環(huán)促進(jìn)細(xì)菌，目前研究發(fā)現(xiàn)紅桿菌屬也可以用于生物修復(fù)被Cd和Zn污染的廢水[26]。在菹草(花神湖)葉片上假單胞菌屬Pseudomonas(10.19%)和不動(dòng)桿菌屬Acinetobacter(11.27%)都占相對(duì)較高的豐度，假單胞菌屬和不動(dòng)桿菌屬都屬于γ-proteobacteria綱。假單胞菌屬在自然環(huán)境中普遍存在，但在原始環(huán)境中通常很少，頻繁的人類活動(dòng)會(huì)增高假單胞菌屬的相對(duì)豐度[27]，花神湖屬于南京城市湖泊，人類活動(dòng)比較頻繁。沉水植物葉片可以通過(guò)為微生物提供附著面和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接提高反硝化速率，也通過(guò)形成有利于反硝化菌的生存環(huán)境間接提高反硝化速率[28]。

3.3 優(yōu)勢(shì)屬與營(yíng)養(yǎng)鹽之間的關(guān)系

冗余分析結(jié)果表明，TN和TP與微生物群落結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同分組表明了與TN、TP不同的相關(guān)性關(guān)系。組Ⅰ和組Ⅱ中的反硝化菌Rhizobium、Bacillus和Flavobacterium與TN、TP呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與Yan等[29]的研究結(jié)果一致。Flavobacterium在解橋河沉水植物生物膜上相對(duì)豐度最高，Verma等[30]研究表明，水體的pH過(guò)低會(huì)抑制其相對(duì)豐度增長(zhǎng)。反硝化菌Pseudomonas和Acinetobacter屬于組Ⅲ，與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度呈正相關(guān)關(guān)系，在沉水植物輪葉黑藻葉片附著生物膜上也發(fā)現(xiàn)了Pseudomonas。最近，Acinetobacter被發(fā)現(xiàn)就算在極端低溫條件下也具有較高且穩(wěn)定的氨氮代謝能力[31-32]。此外，研究者們也發(fā)現(xiàn)Pseudomonas和Acinetobacter參與到鐵錳氧化過(guò)程中[33]。這些結(jié)果表明，微生物群落與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度密切相關(guān)，可在污染物去除中發(fā)揮重要作用。

4 結(jié) 論

a.沉水植物表面單位葉面積附著微生物總密度比附生藻類密度高，植物葉片形態(tài)會(huì)影響微生物附著。沉水植物葉面附著藻類組成與環(huán)境水體有明顯區(qū)別，且河流水體中附著微生物總密度和附生藻類密度高于湖泊水體。

b.從附著藻類和生物膜群落結(jié)構(gòu)上來(lái)看，不同地區(qū)沉水植物附生藻類和生物膜主要優(yōu)勢(shì)門相同。同一水體中植物附生生物膜細(xì)菌群落組成相似性較高，但不同植物附著生物膜中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)明顯不同，附生細(xì)菌群落具有多樣性，不同的沉水植物可以為水體中的微生物提供特殊的生態(tài)位。

c.營(yíng)養(yǎng)鹽濃度對(duì)沉水植物附生生物膜的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著影響。