长江下游厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度及影响因素

519国家重点研发计划(2016YFC0402102)资助收稿日期:20180419;修回日期:20180516;网络出版日期:2019北京大学学报(自然科学版)第55卷第3期2019年5月ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis,Vol.55,No.3(May2019)doi:10.13209/j.0479-8023.2019.021长江下游厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度及影响因素王海英潘瑞刘树枫赵云鹏党晨原倪晋仁†北京大学环境工程系,北京市新型污水深度处理工程技术研究中心,北京100871;†通信作者,E-mail:nijinren@iee.pku.edu.cn摘要为探索河流系统中厌氧氨氧化细菌的分布情况,于2014年春秋两季采集长江下游6个断面的水体和沉积物样品,通过宏基因组测序方法,根据优化序列与自建厌氧氨氧化细菌标记基因hzsA,hzsB,hzsC,hdh数据集的比对结果,计算各基因相对丰度。结果表明,水体溶解氧浓度较高导致厌氧氨氧化细菌标记基因丰度极低,而沉积物中各基因相对丰度较高,平均值分别为4.540×10−10,4.939×10−10,4.333×10−10和2.859×10−10。随着温度升高,秋季沉积物中各基因相对丰度显著高于春季。大通、南京和徐六泾沉积物中各基因相对丰度较高,这与人类活动扰动的增强以及入海口盐度升高有关。物种分类鉴定结果表明,长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌在属水平上以CandidatusBrocadia和CandidatusJettenia为主。厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度与NO2−-N,NO3−-N和NH4+-N等理化因子相关,并且,由于NO2−-N浓度远远低于NH4+-N,因此NO2−-N浓度是长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌生长的限制性因子。关键词长江下游;厌氧氨氧化细菌;标记基因;物种组成RelativeAbundanceofAnammoxBacterialMarkerGenesintheLowerYangtzeRiverandTheirAffectingFactorsWANGHaiying,PANRui,LIUShufeng,ZHAOYunpeng,DANGChenyuan,NIJinren†BeijingNewAdvancedTreatmentTechnologyResearchCenter,DepartmentofEnvironmentalEngineering,PekingUniversity,Beijing100871;†Correspondingauthor,E-mail:nijinren@iee.pku.edu.cnAbstractInordertoinvestigatethedistributionofanammoxbacteriainriverecosystems,waterandsedimentsampleswerecollectedat6sitesalongthelowerYangtzeRiverinspringandautumnin2014.CleanreadsofmetagenomicsequencingwereBLASTagainstself-constructeddatasetsofanammoxbacterialmarkergeneshzsA,hzsB,hzsCandhdh,andvalidhitswereusedtocalculatetheirrelativeabundances.Asresults,averagerelativeabundancesofhzsA,hzsB,hzsCandhdhgenesinwaterwereextremelylowduetotheexcessdissolvedoxygenwhichwasnotsuitableforanammoxbacteria.Whereas,theaveragerelativeabundancesinsedimentsweremuchhigher,i.e.,4.540×10−10,4.939×10−10,4.333×10−10and2.859×10−10,respectively.Duetothetemperaturerise,averagerelativeabundancesofhzsA,hzsB,hzsCandhdhgenesinsedimentsamplesinautumnwerehigherthanthoseinspring.Fromthechangesalongsidetheriver,averagerelativeabundancesofhzsA,hzsB,hzsCandhdhgenesatDatong,N