基于18S rDNA西藏南部温泉/热泉真核微生物群落多样性研究

【摘要】：原生动物是一大类单细胞真核微生物,在生物地球化学循环和水生微食物网中起着至关重要的作用,同时原生动物对环境变化十分敏感,因此常将其作为反映水环境变化的指示生物。随着高通量测序技术的发展,许多研究热点区域的原生动物多样性和时空分布特征等相继被报道,但对西藏南部温泉/热泉原生动物多样性及其生物地理格局的研究仍很少涉及。为了探究西藏南部温泉/热泉原生动物多样性、时空分布特征、群落影响因素及原生动物群落与水环境因子的关系,分别于2020年6月、8月、10月对西藏南部温泉/热泉的44个样点共采集水环境DNA样品132份。基于18s rDNA方法对采集到的DNA样品进行高通量测序,对测序数据进行生物信息分析,探究了原生动物群落α多样性,分析了原生动物群落在不同温泉类型的群落特征及其影响因子,解析了原生动物群落在不同温泉类型中群落共现网络的拓扑结构和原生动物多样性与水环境因子关系,并利用原生动物多样性对水质进行评价。主要结论如下:(1)基于18s rDNA测序,西藏南部温泉/热泉共得到原生动物ASVs 1750个,共鉴定到原生动物11门30纲52目70科187属198种。其中,纤毛门、丝足虫门及变形虫门占比最多,其余,例如眼虫门、丝足虫门、多鞭毛门及变形虫门群落占比较少,但在各样点均可见分布。(2)西藏南部温泉/热泉原生动物群落α多样性指数在不同温泉类型间差异不显著,Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度的值均为热泉高于微/低温温泉高于温泉。Richness丰富度指数为微/低温温泉高于热泉高于温泉。(3)多集合维恩图显示,在西藏南部温泉/热泉中共获得原生动物1750个ASVs,所有温泉样点共有种有148个ASVs,不同的温泉类型有其组分特有的原生动物。其中,853个ASVs存在于微/低温温泉中,267个ASVs存在于温泉中,158个ASVs仅存在于热泉中。西藏南部温泉/热泉不同温泉类型中,微/低温温泉生境原生动物物种最多,其次为温泉、热泉。(4)西藏南部温泉/热泉原生动物β多样性存在显著性差异,β多样性按照物种周转与物种嵌套的模式进行组分分解,结果显示,β多样性的差异主要由周转组分主导。(5)对西藏南部温泉/热泉不同温泉类型原生动物进行基于Bray—Curtis距离的主坐标分析(PCo A)和相似性分析(ANOSIM),结果表明原生动物群落在不同温泉类型间存在分组现象,不同温泉类型原生动物群落在物种组成和物种丰度上存在差异,但差异不显著。原生动物群落相似性和地理距离之间的关系进行Spearman相关性回归分析,群落相似性地理距离衰减特征表明西藏南部温泉/热泉原生动物群落差异性受地理距离差异影响,原生动物群落空间分布特征符合生物地理分布的一般模式。(6)西藏南部温泉/热泉原生动物群落主要类群分布受理化因子的显著影响,且各主要类群的分布制约因子不同。变形虫门、纤毛门、眼虫门及Heterolobosea与水温(T)呈显著负相关。Parabasalia与p H呈显著正相关,皮胆虫门与DO、BOD呈显著正相关。原生动物群落组成与理化因子RDA分析表明,在所有环境因子中,水温对西藏南部温泉/热泉原生动物群落主要类群分布影响最为显著。原生动物群落多样性指数与理化因子RDA分析结果得到,水温和p H对原生动物多样性影响最大。(7)西藏南部温泉/热泉原生动物共现网络分析结果表明,在不同温泉类型中,微/低温温泉中的原生动物群落共现网络更为复杂,共现网络中各个类群的联系更为紧密,共现网络群落结构间更为稳定,温泉、热泉两种类型的温泉原生动物群落共现网络更为松散,群落结构较为简单。表明微/低温温泉原生动物群落抗干扰性强于温泉、热泉两种类型。(8)水质生物评价显示,西藏南部温泉/热泉的大部分样点为最清洁和清洁水体,水质状况良好,无污染。