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淡水湖泊中氮磷元素超標(biāo)易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而引起水華特別是有害藍(lán)藻水華。淡水湖泊水華嚴(yán)重危害水生生物多樣性和飲用水安全。許多研究試圖從非生物因素(如氮磷含量和溫度等)角度揭示水體富營(yíng)養(yǎng)化的成因和水華發(fā)展趨勢(shì)。此外，亦有研究從生物的角度(如魚(yú)類的含量和功能微生物種類等)來(lái)揭示水華形成的生態(tài)機(jī)制。然而，浮游真核生物和細(xì)菌的豐度及多樣性與水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，與多元素循環(huán)指數(shù)之間的聯(lián)系，這樣的研究相對(duì)不足。

本研究選擇了湖北省武漢市12個(gè)有代表性的湖泊，于水華發(fā)育形成期(即4月、5月和6月)采集了81份水體樣品。測(cè)定了水體的理化性質(zhì)，使用葉綠素a含量、總磷、總氮和化學(xué)需氧量評(píng)估了水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);使用營(yíng)養(yǎng)元素含量確定了水體多元素循環(huán)指標(biāo);采用定量PCR測(cè)定了浮游真核生物和細(xì)菌的絕對(duì)豐度;采用Illumina MiSeq擴(kuò)增子技術(shù)確定了浮游真核生物和細(xì)菌群落組成及多樣性。采用線性回歸明晰了浮游真核生物和細(xì)菌的豐度及多樣性與水體營(yíng)養(yǎng)水平，與多元素循環(huán)指數(shù)之間的聯(lián)系;采用β-多樣性分解、環(huán)境位寬、系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)、Null模型和Sloan中性模型等統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，揭示了浮游真核生物和細(xì)菌多樣性的維持機(jī)制。

本研究揭示了浮游真核生物而非細(xì)菌的豐度及多樣性與湖泊水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)聯(lián)系更緊密。浮游真核生物體現(xiàn)出更強(qiáng)的物種替換、更廣泛的環(huán)境位寬和更強(qiáng)的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào);浮游細(xì)菌則體現(xiàn)出更強(qiáng)的群落穩(wěn)定性和環(huán)境限制。較強(qiáng)的多樣性與多元素循環(huán)之間的關(guān)系保證了較強(qiáng)的多樣性與水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)之間的聯(lián)系。

本研究受國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(42107147)和面上項(xiàng)目(32071614)項(xiàng)目資助，研究成果以“Abundance and diversity of eukaryotic rather than bacterial community relate closely to the trophic level of urban lakes”為題，發(fā)表在微生物期刊Environmental Microbiology上。萬(wàn)文結(jié)副研究員為論文的第一作者，楊玉義研究員為論文的通訊作者。

論文鏈接

圖 浮游真核生物和細(xì)菌多樣性維持機(jī)制及對(duì)多營(yíng)養(yǎng)循環(huán)與水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的貢獻(xiàn)