季节性演替对浅水河口沉积物微生物群落动态及环境因子的影响研究

《Environmental Microbiology》：Influence of Seasonal Succession on Microbiological and Physiochemical Composition in Shallow Estuarine Sediments

　　本研究针对浅水河口沉积物中微生物活性随深度增加而降低的传统认知，通过季节性采样，结合16S rRNA扩增子测序、qPCR及地球化学分析，揭示了不同深度（12-50 cm）沉积物微生物种群丰度存在显著季节性波动（夏季16S rRNA基因高达2.50×1012 基因/克沉积物），并发现溶解有机质组成与温度（夏季28°C–25.5°C，冬季8.7°C–6.3°C）相关的非典型变化，表明浅层沉积物深层微生物群落具有比预期更高的动态性。

　　

海洋沉积物中蕴藏着极其多样的微生物种群。传统观点认为，随着沉积深度的增加，由于电子受体耗尽以及埋藏后缺乏新的有机质输入，这些微生物的活性会变得很低。然而，环境参数的物理化学变化很可能影响海洋沉积物中微生物的代谢活性。

为了探究这一问题，研究人员对浅层沉积物进行了季节性采样，旨在全年度内考察微生物种群数量、丰度与其所处物理化学环境变化之间的关联。他们采用了多种技术手段进行评估：包括16S核糖体核糖核酸（16S rRNA）扩增子测序、定量聚合酶链式反应（quantitative PCR, qPCR）以及地球化学分析，重点观测了海岸带浅层沉积物中三个深度（12–14厘米、38–40厘米以及48–50厘米）的微生物种群季节性丰度变化。

通过16S rRNA扩增子测序分析发现，沉积物微生物组主要由常见的沉积物类群构成，仅表现出轻微的季节性变异。然而，对细菌16S rRNA基因的定量计数却揭示了显著的季节性差异：夏季的基因数量达到最高值，为每克沉积物2.50 × 10¹²个基因；而春季则为最低值，每克沉积物仅含1.64 × 10¹¹个基因。

研究还观测到沉积物在不同季节的温度存在差异（夏季温度范围在28°C至25.5°C之间；冬季温度范围在8.7°C至6.3°C之间），并且伴随着溶解有机质（Dissolved Organic Matter）组成的相关变化，这些变化在此类环境中通常未被报道。

基于以上发现，本研究得出结论：在浅层沉积物的较深部位，微生物种群可能会经历季节性的丰度波动，这导致其下方的微生物群落比文献中最初假设的更具可变性和动态性，而非一个稳定的体系。