DGT應(yīng)用：氧化還原梯度驅(qū)動(dòng)河流下層微生物群落和分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)

本次分享一篇由河海大學(xué)環(huán)境微生物研究所團(tuán)隊(duì)在《Water Research》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文"Redox gradients drive microbial community assembly patterns and molecular ecological networks in the hyporheic zone of effluent-dominated rivers"。

廢水排放對(duì)受納水體的影響一直是研究的熱點(diǎn)。然而，關(guān)于微生物群落在河床沉積物中的厭氧和缺氧區(qū)域響應(yīng)微環(huán)境變化，例如溶質(zhì)運(yùn)輸和氧化還原梯度變化的群落裝配模式的信息還很有限。通過兩個(gè)代表性的廢水主導(dǎo)河流作為模型系統(tǒng)，利用零模型和中性模型的方法，解析了淺河床沉積物中的氧化和缺氧區(qū)域的時(shí)空細(xì)菌群落動(dòng)態(tài)和裝配模式。觀察到細(xì)菌群落的動(dòng)態(tài)變化主要由環(huán)境過濾驅(qū)動(dòng)，即環(huán)境變量的影響，而不是地理位置，即沉積物的深度。夏季收集的樣本主要由隨機(jī)性塑造，在氧化區(qū)域（約39%）比缺氧區(qū)域（約23%）的均勻選擇占更高比例。決定性過程促進(jìn)了氧化區(qū)域樣本的更復(fù)雜群落結(jié)構(gòu)的形成，而在缺氧區(qū)域則減弱了物種間的相互作用。通過非中性群落的豐富度和豐度確認(rèn)了決定性裝配在氧化區(qū)域的主導(dǎo)作用。關(guān)鍵種，歸類為“連接體"和“網(wǎng)絡(luò)中心"的物種，分別主導(dǎo)了冬季和氧化區(qū)域收集樣本的群落裝配變化。β-最近類群指數(shù)與溶解有機(jī)氮（DON）和硝酸鹽之間的顯著正相關(guān)關(guān)系突出了它們通過氧化區(qū)域的決定性選擇壓力在群落裝配中的關(guān)鍵作用。冬季群落轉(zhuǎn)變的氮物種的顯著性閾值（ΔDON：2.81 mg-N/L，ΔNO₃^?：1.09 mg-N/L）比夏季低，可能意味著在較冷的季節(jié)應(yīng)建立更嚴(yán)格的廢水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。綜合來看，我們的工作提供了氧化帶在驅(qū)動(dòng)HZ微生物群落裝配中的作用的見解，這在指導(dǎo)廢水主導(dǎo)河流的生態(tài)修復(fù)過程中具有重要意義。

在本文中，DGT（薄膜擴(kuò)散梯度）技術(shù)在這篇文章中被用于探究河流的沉積物中活性氧物種的微生物群落組裝模式和分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。DGT技術(shù)能夠揭示氧化還原梯度，這在研究河流的沉積物中的微生物群落組裝模式時(shí)尤為重要。通過DGT技術(shù)，研究者能夠確定沉積物樣本中的氧化還原區(qū)域，例如將樣本歸類為氧化區(qū)域（oxic zones）和亞氧化區(qū)域（suboxic zones）。

薄膜擴(kuò)散梯度（DGT）技術(shù)是近30年發(fā)展出來的應(yīng)用廣泛的被動(dòng)采樣技術(shù)。智感環(huán)境擁有13年DGT技術(shù)開發(fā)積累，成功推出了4大系列、30余種DGT產(chǎn)品，這些產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用到水土環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域。