科研 | Water Research：过氧化氢对饮用水库中天然浮游植物和浮游细菌的影响：围隔尺度研究( 二 )

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图2 120 h内10 mg/L的H22对浮游植物生物量的影响是通过估计的叶绿素浓度。（A）蓝藻，（B）绿藻（C）硅藻。3H2对浮游细菌的影响归一化后，在每个样本用32221个序列来描述细菌群落（补充表1）。样本T3M5（72 h无H2）在DNA处理过程中丢失，无法分析。稀疏曲线表明所有样品的细菌多样性覆盖率达到97-98%时达到饱和（补充表1和补充图2）。样本聚类显示，对照组和处理组之间的平均相似度为60% ，差异为70-80%（补充图3）。根据Shannon多样性指数和丰富度估算，与对照组相比， H2在任何时候都不影响群落的丰富度（p = 0.07 ， F = 5.58）（补充图4A），但在24 h和72 h时群落多样性下降（p = 0.001 ， F = 63.51）。因此，加入H2后，细菌群落的组成发生了变化，但物种数量没有减少。采用非度量多维标度法（nMDS）对处理条件和对照条件下的样品进行排序。两种条件下对应的样本分布较远，不同采样时间下对应的处理样本也被分离，每个重复在各自的时间内分组（补充图5）。添加H2后24 h和72 h采集的样品比120 h采集的样品更相似。这些差异通过双向PERMANOVA处理与对照组（p < 0.001 ， F = 26.562）和24、72、120 h处理（p < 0.001 ， F = 4.516）之间的相互作用（p < 0.03）得到证实（补充表2）。 H2处理后，细菌群落的组成随时间增加而变化（图3）。原始群落主要由放线菌（21%）、蓝细菌（20%）、浮霉菌（15%）和变形菌（11%）组成，其次是疣粒菌（9%）、绿弯菌（8%）和拟杆菌（7%）。随着时间的增加，在对照中观察到的变化很少。蓝藻相对丰度在24 h（25%）和72 h（27%）增加，然后在120 h恢复到与初始丰度相似的值。放线菌的相对丰度在120 h内持续下降，最终达到11% ，放线菌的相对丰度持续下降，而疣粒菌在最后时刻增加到21% 。相反，处理中浮游细菌的组成被完全改变。与对照相比，在120 h ， H22样品中的浮游细菌的优势菌门分布不同，包括拟杆菌门（19%）、疣粒菌门（24%）以及变形菌门（26%）（图3）。

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图3 0 h、对照和处理（H22添加）24、72和120 h后细菌OTUs在门水平上的相对丰度。处理将蓝细菌的相对丰度从T0时的20%降低到24 h时的1%和120 h时的7% 。蓝细菌群落内的OTU组成也受到H22处理的影响（图4）。蓝藻、蓝丝藻和微囊藻是原始蓝藻群落中的优势属，分别占30%、27%和16%（图4）。在对照组中以及到实验结束，它们仍然是主要的属。在蓝藻丰度急剧下降的处理水体中， 24 h时微囊藻占主导地位，占所有蓝藻OTUs的60% ，而蓝丝藻占20% 。从72 h到120 h ，微囊藻丰度分别降低，而蓝丝藻丰度分别增加。处理后浮游生物的丰度仍然很低。因此，在实验结束时，当蓝细菌群落丰度趋于增加时，群落组成与原来的不同（图4）。

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图4 以OTU为基础的蓝藻属（条形图）和蓝藻门（线）的平均相对丰度（n = 3），黑线表示控制条件，黄线表示处理条件。为了突出相关的主要浮游细菌类群在对照和处理之间的差异，我们使用OTUs的相对丰度作为输入进行LDA和LEfSe分析。考虑到LDA评分（log10），临界值为3.0 ，选择了67个有助于区分治疗和控制的OUT（补充图6）。其中，在对照条件下最具代表性的类群是未分类的红杆菌科（4%）和陆生微生物属（3%）和蓝藻浮游体（6-10%）、微囊藻（3%）、蓝藻（3%）和拟杆菌（1%）（图5 A-F）。处理条件下的优势属为微小杆菌属、耐球菌属、副球菌属和根瘤菌属（图5 G-I）。在24和72 h时，微小杆菌的相对丰度达到40-50% 。副球菌对应于4- 9% ，而耐球菌的丰度为10% ，而在对照条件下或在时间0 h（T0）时，它们的丰度接近于零（图5 G-I）。对照条件下占优势的类群包括分枝杆菌属和未分类的梭杆菌属、钙粘杆菌科、氯杆菌科和纤维素科（补充图6）。我们还选择了在H2H22降解后的浮游细菌菌落组成。根据LEfSe分析，五个最相关的是黄杆菌属（~15%），微小杆菌属（~5%），未分类的丛毛单胞菌科（~3%），螺状菌科（~3%）和突柄杆菌属（~3%）（补充图7）。

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图5 根据LefSE分析，随着时间的增加，在对照制或处理条件下异养细菌和蓝细菌的主要属的相对丰度。在对照条件下，主要OTUs对应于未分类的异养细菌红杆菌科（A）和陆生微生物（B），蓝藻浮游体（C）、微囊藻（D）、蓝藻（E）和拟杆菌（F）。在处理条件下，主要OTUs对应于微小杆菌（G）、副球菌（H）和耐球菌（I）。根据SIMPER分析（补充表4），在每个采样时间，我们选择了导致对照和处理之间差异的主要OTUs ，并测试了它们与受H2处理影响的湖沼学参数（叶绿素组和非生物因素）的相关性（表2）。 CCA排序（图6）显示，控制条件分组的所有采样次数，包括T0 ，与该分组相关的主要湖沼参数为蓝藻的浑浊度和叶绿素。浑浊度与4种不同蓝藻OTUs呈正相关，蓝细菌（OTU16）（r = 0.84）、浮丝藻（OTU03）（r = 0.81）、微囊藻（OTU14）（r = 0.79）和尖头藻（拟柱胞藻）（OTU21）（r = 0.76）和一种异养未培养的红杆菌科（OTU02）（r = 0.75）。蓝藻的浊度和叶绿素与一些异养细菌如分枝杆菌（OTU06）、根瘤菌（OTU09）、土壤红杆菌（OTU10）和暖绳菌科（OTU28）呈正相关；与透明度呈负相关（补充表5）。作为H2在24 h的早期作用，透明度增加，蓝细菌叶绿素减少，透明度与微小杆菌属（OTU01）（r =0.77）、副球菌属（OTU05）（r =0.8）和异常球菌属（OTU08）（r =0.79）之间存在显著的正相关关系（图6）。估计这三个OTUs与蓝藻叶绿素呈显著负相关（r分别为-0.71、-0.74和-0.75）（图6和补充表5）。在72 h时，在不同实验条件下透明性和浊度仍有显著差异，与对照相比， H22样品中的酸碱度、DOC和溶解氧有所降低（表2）。在处理过程中，微小杆菌属（OTU01）、副球菌属（OTU05）和异常球菌属（OTU08）与透明度呈正相关（r分别为0.77、0.80和0.79），还有未分类的鞘脂杆菌科（OTU25）（r = 0.66）（图6）。根瘤菌（OTU39）和黄杆菌（OTU42）与透光率呈正相关（r分别为0.66、0.73和0.6），与浊度（r分别为-0.65和-0.74）和酸碱度（r分别为-0.62和-0.80）呈负相关。黄杆菌（OTU42）（

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