生命科学学院束文圣教授团队揭示受矿山酸性废水污染河流自净过程中微生物群落结构与功能的演变规律

来源: news.scnu.edu.cn

近日，生态环境领域知名期刊《Water Research》（IF2022 = 12.8）在线发表了我校生命科学学院束文圣教授团队的研究论文“Strong succession in prokaryotic association networks and community assembly mechanisms in an acid mine drainage-impacted riverine ecosystem”（图1）。论文首次揭示了受矿山酸性废水（Acid mine drainage，AMD）污染河流自净过程中微生物群落相互作用及群落组装机制的演变规律，为AMD污染的管理和原位修复工作提供重要的科学依据。

AMD由于其强酸性及较高的硫酸盐与重金属浓度，往往会造成严重的环境问题。在自然界中广泛存在污染水体从上游到下游的自净过程。尽管在一些相对静态或分散的AMD生态系统中，微生物群落的多样性与组成及其驱动因子已经被广泛地报道，但对于受AMD污染河流自净过程中微生物群落的演变规律及其驱动机制仍知之甚少。研究团队以源头受AMD污染的汉江二级支流厚子河为研究对象，探究了其从源头到河口的自净过程中原核微生物群落的多样性、物种组成、物种间相互作用以及群落组装过程的演变规律及调控因子。

结果表明，从河流的源头到河口，水体及底泥的pH由极端酸性升高到中性，硫酸盐及铁含量逐渐降低，水体中的锰和锌逐渐转移到底泥中。原核微生物群落多样性逐渐增加，群落组成从嗜酸菌主导逐渐转变为淡水类群主导。微生物网络的节点数、连接度以及相对模块化增加（图2），表明微生物群落的相互作用增强，拓扑学结构呈现复杂化。源头微生物群落之间主要是正连接，表明合作或共生的相互作用在压力环境中起主导作用；而负连接在下游增多，表明竞争、捕食或生态位差异等过程影响微生物相互作用。源头微生物群落主要受确定性过程影响，而随机性在下游逐渐增强。影响微生物群落组成的因子既包括pH、铁、硫、锰和氮等非生物因子，也包括平均连接度、相对模块化和负凝聚力等生物因子。

生命科学学院王萌萌博士、硕士生王骁楠为论文共同第一作者，曹百川博士为通讯作者，我校为该成果的唯一完成单位。该研究工作得到广东省基础与应用基础研究基金（2019A1515110345、2021A1515011497）、国家自然科学基金（42007297）和国家科技基础资源调查专项（2019FY100700）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120343