摘要
湖泊生态系统作为地球生态系统的重要组成部分，可以为人类提供丰富的水资源。微生物同样是湖泊生态系统的重要基础，在湖泊化学元素的循环，特别是碳、氮、磷等元素的循环方面起着重要的作用。因此，对湖泊微生态的研究具有重要意义。内蒙古呼伦湖是亚洲中部干旱地区最大淡水湖，是我国北方地区重要的生态屏障，在区域环境保护方面发挥着重要的生态学作用，湖泊中的微生物是湖泊生态系统的构成部分。然而，目前对呼伦湖水系的微生物群落特征以及呼伦湖水体微生物对环境因子的响应机制仍不明确。本研究中，我们采用高通量测序技术对呼伦湖微生态系统进行研究，并结合环境因子进行联合分析以期揭示湖泊的微生物资源状况以及微生物对呼伦湖特定环境的适应机制。研究结果如下： （1）呼伦湖表层水体的理化指标在夏季和冬季表现出一定的区别，其中温度、pH为夏季显著高于冬季，溶解氧（DO）和化学需氧量（COD）为冬季显著高于夏季。 （2）2018年夏季108个样品一共测定出约960万条有效序列，分类标注显示共检测到55门、144纲、202目、363科、652属和219种，其中在门水平上的优势菌群为：变形菌门（Proteobacreria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、浮霉菌门（Planctomycetes）、蓝藻菌门（Cyanobacteria）；2018年冬季126个样品一共测定出1400万条有效序列，分类标注显示共检测到64门、165纲、218目、386科、740属、222种，其中在门水平上的优势菌群为：变形菌门（Proteobacreria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、蓝藻菌门（Cyanobacteria）。 （3）基于OTU水平的多样性分析表明，沉积物的丰富度和均匀度均高于水体。通过LEfSe分析，我们在夏季湖水和沉积物分别确定了8个和3个生物标记物；在冬季，湖水和沉积物分别确定了14个和6个生物标记物。 （4）功能预测表明，新陈代谢通路和环境信息处理为最主要的代谢通路。在level2水平上沉积物和湖水的主要功能为碳水化合物代谢和氨基酸代谢。在level3水平上我们发现主要功能为氮代谢通路，并且沉积物中的显著高于水体。 （5）环境贡献度等分析表明温度和溶解氧（DO）为连通性最高的环境因子。冗余分析表明温度和酸碱度（pH）是影响夏季水体微生物的主要因素，DO是影响冬季水体微生物的主要因素。 综上，本论文研究结果表明，呼伦湖沉积物中的微生物群落多样性高于水体。此外，温度、DO、pH是影响呼伦湖微生物群落分布的主要因素。本研究揭示了呼伦湖水系的微生物群落特征以及环境因素对呼伦湖细菌群落的影响，为研究淡水生态系统环境因子与细菌群落分布的关系提供了新的思路，也为湖泊的环境监测和保护提供理论基础。
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