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原创研究文章

前面。Microbiol。,23.December 2022
第二节古生菌生物学
卷13 - 2022 | https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1060206

南海深海冷渗表层沉积物厌氧甲烷氧化相关微生物群落的生物地理分布

文物和江 1、2红煤经 1、3、4 郝刘 1而且Mengran杜 1
  • 1中国科学院深海科学与工程研究所,中国科学院深海极端条件实验研究重点实验室,三亚
  • 2中国科学院大学,中国北京
  • 3.中国科学院三亚海洋科学联合实验室,三亚,中国
  • 4南方海洋科学与工程广东实验室(珠海),中国珠海

冷泉是深海生态系统中微生物的绿洲,南海北坡分布着各种冷泉。然而,迄今为止,大多数微生物生态学研究都局限于南海的特定冷泉,缺乏不同地区之间的比较。本文利用南海F/海马冷渗场和西沙槽的表层沉积物(0-4 cm),对甲烷厌氧氧化(AOM)过程中涉及的典型功能群进行了生物地理研究。3个采样区形成了不同的微生物群落,冷渗区功能基团的基因丰度明显高于槽区。沉积物的总氮(TN)、总磷(TP)、硝酸盐(NO)等地球化学特征可以解释这种生物地理分布3.)、总硫(TS)和碳氮比(C/N)。系统发育分析证实mcr一个和pmoA基因型与反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程频繁发生的湿地和红树林密切相关;高度多元化安全域B基因型也被发现。此外,西沙海槽NC10基团相对丰度明显较高,说明亚硝酸盐依赖的DAMO (N-DAMO)过程在含水海槽中更为重要,但其对AOM的潜在生态贡献有待进一步研究。我们的研究也进一步证明了结合功能基因和16S rRNA基因来全面了解不同海洋区域自然微生物群落的种群变化的必要性。

1.简介

甲烷是一种比二氧化碳影响更大的温室气体2,对全球变暖的影响约为22% (迪恩等人,2018).海洋沉积物是最大的甲烷储层,大约含有数千亿吨甲烷15g)以海洋甲烷水合物的形式储存在海底的碳。它是地球表面最大的可交换碳储层之一(拉佩尔和凯斯勒,2017年),但它只占全球每年向大气排放的甲烷总量的约2% (Cicerone和Oremland, 1988拉佩尔和凯斯勒,2017年).这主要是由于甲烷(AOM)的厌氧氧化,在释放到水圈和大气中之前,它消耗了近90%向上扩散的甲烷(Hinrichs等人,2000年),对控制甲烷通量至关重要。到目前为止,硫酸盐依赖性厌氧甲烷氧化(SAMO)、反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)以及锰和铁依赖性甲烷厌氧氧化是在海洋环境中发现的AOM过程类型(Boetius等人,2000年比尔等人,2009年).

SAMO是迄今为止在海洋沉积物中研究最多的AOM过程(马丁斯和伯纳,1974年),并由该属厌氧甲烷化古菌(ANME-1/2/3)和硫酸盐还原细菌(SRB)组成的联合体催化Desulfosarcina/DesulfococcusDesulfobulbusLösekann等,2007).最近,候选菌Methylomirabilis oxyfera“(”m . oxyfera’,NC10)通过有氧甲烷氧化途径将AOM耦合到亚硝酸盐还原(N-DAMO;Ettwig等人,2010年)和一个名为Candidatus的ANME新血统Methanoperedens nitroreducens’(ANME-2d)种群执行硝酸盐驱动的AOM途径(Nr-DAMO;Hu et al., 2009Haroon et al., 2013)参与DAMO过程。这些与damo相关的基团已在南海大陆架和冷渗沉积物中被发现;Chen et al., 2014Jing等,2020),并被认为代表一个主要的甲烷汇(Jing等,2020).DAMO和SAMO的相对重要性似乎在不同的海洋区域有所不同,这取决于底物的类型和可用性,它们对AOM过程的生态贡献仍需进一步研究(Roalkvam等人,2011Jing等,2020).

冷渗是由地下流体排入海床而形成的(保罗等人,1984年),并含有丰富的甲烷和硫化氢(Jørgensen和Boetius, 2007).在南海北部斜坡已发现多个冷渗地点。其中,目前只有海马和F站点处于活跃状态(冯和陈,2015).西沙槽位于BSR(海底模拟反射器,天然气水合物地球物理指示器)区域,是南海北部天然气水合物的含气区,虽然目前没有形成冷渗(Zhang等,2019).以16S rRNA基因为基础,利用高通量测序技术对海南的微生物群落,特别是ANME进行了研究。牛等,2017Zhang等,2020)及F地盘(崔等,2019).与samo相关的官能团有ANME、产甲烷菌和/或SRB (Jing等,2020Xu等,2021Guan等,2022)及F地盘(冯和陈,2015Zhang等,2017杜等人,2018Li等,2021).此外,在南海冷渗和西沙槽中也发现了参与DAMO过程的微生物群(Chen et al., 2014Jing等,2020).然而,迄今为止,所有的分子微生物生态学研究都局限于南海某一特定冷泉,缺乏区域间的比较,特别是将不同功能群作为一个整体来考虑。

在本研究中,我们收集了南海深海冷渗和西沙槽沉积物样品,对微生物群落的生物地理进行了研究,重点研究了具有代表性的功能类群,如ANME-2d亚簇、NC10细菌和SRB。本研究可以更好地阐明不同地区微生物群落结构、多样性及其影响因素的空间变异。

2.材料与方法

2.1.样品收集

推心沉积物样品来自两个冷渗区(海马:16°43′n, 110°28′e;南海大陆架F点:北纬22°6′n,东经119°17′e)和西沙海槽(北纬18°18′n,东经114°08′e) (图1)于2018年6月由R/V“Tan soo Yi Hao”号在TS07巡航期间(Jing等,2020).共采样9个台站,分别为:SQ_54、SQ_79、SQ_81(海马),SQ_62、SQ_63、SQ_64 (F站),SQ_82、SQ_84、SQ_87(西沙槽)。将0-4厘米左右的表面沉积物切片,然后立即保存在−80°C下,直到进一步分析。原位水文参数(即温度、深度和位置)在使用载人潜水器“SHENHAI YONGSHI”进行采样时记录。

图1
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图1.南海各采样站位置。

2.2.沉积物的化学分析

中国科学院成都山地灾害与环境研究所(中国四川成都)测量了各站点沉积物的化学参数,包括总碳(TC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总硫(TS)、硝酸盐(硝酸盐)和氨(氨)王等(2016).总共使用了大约5克沉积物进行化学分析。简单地说,用比色自动分析仪(德国SEAL Analytical AutoAnalyzer 3)经2 M KCl处理和双定性滤纸检测硝酸盐和氨。TC和TN的测定方法是在105°C下过度干燥沉积物,然后使用元素分析仪(Elementar vario Macro cube, Germany)。采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES;PerkinElmer Optima 8300,美国)。在消化沉淀物后,使用UV2450(日本岛津)钼酸盐比色法,用硝酸-高氯酸测量TP (墨菲和莱利,1962年).

2.3.DNA提取和PCR扩增

每个站抽取3个重复样本进行DNA提取,并组合进行后续PCR反应和测序。根据PowerSoil DNA分离试剂盒(MO BIO Laboratories, Inc., Carlsbad, usa)的说明书提取沉积物中的基因组DNA (~0.5 g)。用NanoDrop 2000分光光度计(Thermo Scientific, Thermo Fisher Scientific, Corp.)对提取的DNA进行定量,并检查质量通过凝胶电泳。DNA样本存储在−80°C,直到进一步处理。

采用338F (5 ' - actcctacgggaggcagcagc -3 ')和806R (5 ' - GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3 '引物PCR扩增细菌16S rRNA基因V3-V4区(468 bp);刘等,2016),而古生菌16S rRNA基因(462 bp)的引物为340F (5 ' -CCCTAYGGGGYGCASCAG-3 ')和806R (5 ' -GGACTACVSGGGTATCTAAT-3 ';Takai and Horikoshi, 2000).巢式PCR扩增mcr的基因(363 bpMethanoperedens类古菌(ANME-2d;Vaksmaa等人,2017),pmo的基因(386 bpm . oxyfera类细菌(NC10细菌;Luesken et al., 2011),以及安全域B基因(350 bp)Desulfosarcina类硫酸盐还原细菌(DSRB;Rampinelli等人,2008).上述功能基因的特异PCR引物信息列于表S1.PCR产物用1.2%琼脂糖凝胶SYBR安全染色检测。然后使用Illumina HiSeq PE250测序仪(Novogene Co., Ltd.)对所有扩增子进行配对端测序。1

2.4.测序数据的处理与分析

为了获得高质量的测序数据,提高后续生物信息分析的准确性,先使用解复用后的q2-cutadapt插件去除序列两端的适配器;然后,利用QIIME2 v2020.2的DADA2 (v1.16)插件进行过滤、重复、嵌合序列识别、成对端(PE) reads合并(Callahan等人,2016).合并PE reads,最小重叠长度为12 bp,选取具有代表性的序列。在去除频率小于10的asv后,用q2-filterfeature对ASVs表进行过滤。所得到的功能基因代表性ASV序列(mcr一个,pmo一个和安全域B)用于计算后续分析的系统发育树。

采用q2-classifysklearn算法对16S rRNA(细菌和古菌)进行分类学分类,以SILVA (V.132)数据库为参考,阈值为0.8。使用q2-feature-table插件去除污染后获得注释,并用q2-taxa-barplot插件进行可视化。使用QIIME2的qiime taxa filter-table和qiime taxa filter-seqs插件也将标记为线粒体、叶绿体或真核生物的asv删除。为了检测潜在的生物标志物,在Galaxy平台(塞格塔等人,2011年).2为了根据16S rRNA基因序列预测细菌和古菌群落的功能和代谢谱,最近开发的开源R包Tax4Fun (Asshauer et al., 2015)在需要时禁用了短读模式和SILVA数据库123。

利用QIIME 2利用q2-diversity生成Alpha多样性(Shannon和Chao1指数)和beta多样性,然后在类级上使用盒图和非度量多维标度(nMDS)图进行可视化。通过Pearson相关系数的计算,识别环境因素约束下群落分化的可能性,评估环境变量与群落变异之间的相关性。采用相似性分析(ANOSIM)方法分析不同区域微生物群落组成在类水平上的相似性。

2.5.功能基因的系统发育分析

功能基因的系统发育分析(mcr一个,pmo一个和安全域B)序列使用Mega X (库马尔等人,2018).参考序列使用核苷酸工具BLAST、Popset和NCBI的Batch Entrez从GenBank数据库中检索。3.使用Mega X的ClustalW算法对基因序列进行比对(库马尔等人,2018).在对最优替代模型进行检验后,采用最大似然方法构建了系统发育树,并建立了替代模型(Tamura-Nei模型)mcrA、田村三参数模型pmo一个和安全域B)引导值为1000。系统发育树通过ITOL (V2.0;勒图尼克和博克,2006年).

2.6.定量聚合酶链反应

功能基因的丰度(mcr一个,pmo一个和安全域B)使用Bio-Rad系统(Bio-Rad Inc.,美国)和TB绿色预混料进行量化®Ex Taq II (Takara Bio Inc., Shiga, Japan)与引物McrA159F/McrA345R (Vaksmaa等人,2017), cmo182F/cmo568R (Luesken et al., 2011)及DSRp2060F/DSR4R (Geets等人,2006年分别)。所有qPCR引物的具体信息列在表S1.将含有目标基因的标准质粒(已知拷贝数)稀释10倍,构建标准曲线。以双蒸馏水为阴性对照,对每个样品进行三次qPCR反应,基因拷贝数归一化为基因数量。

3.结果

3.1.沉积物的地球化学特征

西沙槽位于两个渗流区之间,在地理上更靠近海马(图1).TN含量最高,为0.09% ~ 0.17%,TC含量最高,为0.67% ~ 1.27%。表1).碳氮比(C/N;6.87 ~ 8.30)冷渗均高于槽区,Stn值最高。NH的浓度4+(9.49 ~ 17.10 mg/kg)以Stn为最高。F站点的SQ64, Stn最低。SQ81在海马。NO的最高和最低浓度3.(1.01 ~ 1.41 mg/kg)。位于西沙槽的SQ87和SQ82。TP在F位点(477.01 ~ 1,071.21 mg/kg)显著升高,尤其是在Stn位点。SQ64。总体上,F区TP、NH含量较高4+而海马区TN和TC含量较高。

表1
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表1.南海冷渗沉积物样品的地球化学信息。

3.2.细菌和古菌群落的多样性和结构

测序过程获得了来自9个站点的460,109个细菌16S rRNA基因的高质量reads和549,475个古细菌16S rRNA基因的高质量reads (表S2).9份样品中共鉴定出9251个细菌16S rRNA基因asv和5234个古细菌16S rRNA基因asv。细菌asv分为18门34纲,古生菌asv分为9门9纲(图2一个B).细菌群落在类水平上的平均α多样性(Shannon)显著高于古菌群落,尤其在F遗址和西沙槽(p< 0.01,图2 c).细菌和古生菌在类水平上的NMDS分析表明,形成了三个不同的聚类,对应于三个采样区域(图2 dE).

图2
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图2.细菌群落组成(一)和古生菌(B)在班级层面;基于16S rRNA基因的细菌和古菌群落平均α多样性指数(**:p< 0.01)(C);细菌的非度量多维标度图(D)和热点(E)基于16S rRNA基因的群体。

所有样品的主要细菌门为变形菌门Chloroflexi而且Acidobacteria图2一个).其中,变形菌门主要的细菌门是由α-和γ-组成的吗变形菌门图2一个).此外,NC10细菌属于Rokubacteria在所有研究区域(图2一个).在9个古菌门中,Thaumarchaeota是所有样本中最丰富的古菌门,以Nitrososphaeria图2 b).Thermoplasmata而且Methanomicrobia属于Euryarchaeota,在一起BathyarchaeiaCrenarchaeota)在海马地区占有较高的比例,尤其在Stn地区。SQ81 (图2 b).海洋底栖生物种类的相对丰富程度一个Thaumarchaeota而且Thermoplasmata,的槽值高于冷渗,而Methanocellales而且Methanomicrobia的冷渗值高于槽(图2 b).

3.3.冷流与槽的比较

LEfSe分析表明NC10细菌(Rokubacteria),Methylococcales水槽和冷流分别占较高比例(p< 0.05,图3一表S3).相对的丰度海洋底栖动物A组Thaumarchaeota而且Thermoplasmata,槽区高于冷渗区,而Methanocellales而且Methanosarcinales显示相反的趋势(p< 0.05,图3 b).

图3
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图3.冷液槽和细菌槽之间的LEfSe分析(一)和古生菌(B)线性判别分析(LDA)得分。

基于细菌16S rRNA基因总asv的Tax4fun功能预测中,在所有产甲烷途径中,乙酰碎屑产甲烷菌的丰度最高,尤其是在西沙槽,CO产甲烷菌的丰度最高2而在冷泉中,甲基化产甲烷菌含量较高(图S1A).反硝化和异源性硝酸盐还原相关基因在西沙槽较丰富,同化性硫酸盐还原相关基因在F位点较丰富(图S1A).

基于古生菌16S rRNA基因总asv的Tax4fun功能预测,冷渗透区甲烷代谢丰度最高,尤其是海马区,而西沙槽区反硝化、异源性硝酸盐还原和同化性硫酸盐还原丰度较高(图印地).

3.4.功能基因的系统发育

优质共638,497件mcr除Stn外,所有样品均获得A基因序列。采用DADA2 (表S2).前53个asv(占检索总数的95%mcrA基因序列)构建系统进化树,分为5个不同的簇,即ANME-2e, ANME-2c, ANME-2d, ANME-2c, ANME-2d, ANME-2e, ANME-2c, ANME-2d,Methanosarcinaceae,Methanocellales图4一).ANME-2e (22asv, 27.9%)和ANME-2d (18asv, 27.6%)是两个主要的聚类。

图4
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图4.的最大似然系统发生树mcrasv排名前53位的基因(占检索总数>的95%)mcrA基因序列)(一)pmo前20位asv(占检索总数>的85%)的A基因pmoA基因序列)(B)而且安全域前20位asv的B基因(占检索总数的49%)安全域B基因序列)(C).在1000个重复的基础上,Bootstrap值超过50%。每个地区asv的丰度在热图中显示,参考颜色键。

优质共624726件pmo9个样本均获得A基因序列,利用DADA2 (表S2).前20个asv(占检索总数的85%)pmo基因序列)被用来构建系统发育树,形成两个不同的簇(图4 b).集群I包含了大多数asv(20个asv中的15个)。

优质共696,892件安全域所有9个样本均获得B基因序列,并利用DADA2 (表S2).在前20名的基础上形成了7个不同的集群安全域B具有GeneBank数据库中关联序列的asv,即Group I,SyntrophobacteraceaeDesulfobacteraceae第二组Desulfobulbaceae、第三及第四组(图4 c).

3.5.功能基因的组成、多样性和丰度

mcr一个基因,占比最高Methanosarcinaceae而在F位点检测到的ANME-2e比例最低(图4一).ANME-2c和Methanocellales分别以海马槽和西沙槽为主。冷渗区ANME-2d的相对丰度(海马区23.3%,F区42.4%)高于槽区(4.1%;图4一).同时,各样品中明显的ANME-2d占优势,如ASV5、ASV4和ASV24分别主要分布在海马、F点和西沙槽,(图就是S1C).为pmoNC10细菌所属的Cluster I基因在冷渗区所占比例高于槽区。ASV1在所有样本中占主导地位,而ASV2主要在冷渗中(图S1D).为安全域B基因,I组和Syntrophobacteraceae主要分布于F址(分别占44.3%及36.5%);较高的相对丰度Desulfobacteraceae在西沙槽中有ⅲ、ⅳ组,而在西沙槽中有ⅱ、ⅳ组Desulfobulbaceae在海马(图4 c图S1E).

在α多样性方面,各处理间无显著差异mcr冷泉和水槽之间的一组(图5一个),而多样性显著高于pmo一个和安全域B组分别出现在槽区和冷渗区(p< 0.05,图5 bC).在qPCR定量的基因丰度方面,基因的丰度明显较高mcr一个,pmo一个和安全域B基因在冷渗液中检测到的比在槽中检测到的多(p< 0.05,图5 d).功能基因的NMDS分析显示,在不同的采样区域形成了三个不同的聚类(图5 e).

图5
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图5.不同地区的平均alpha多样性mcr一个(一)pmo一个(B)而且安全域B(C)基因(*p< 0.01);基因拷贝数(以湿沉积物重量为单位的对数拷贝)(D)以及不同功能基因的三功能基因非度量多维标度(NMDS)图(E)

3.6.环境影响

Pearson相关系数显示,组II/组III之间存在显著相关性安全域B与TS和C/N比值,以及用于ANME-2c/2d的mcrA与TS和TP (p< 0.05,表2).alpha多样性在细菌群落中与TN、TC显著相关,在古菌群落中与TN、TC、TS显著相关(p< 0.05,表2).

表2
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表2.变量之间的Pearson相关矩阵。

4.讨论

4.1.细菌和古菌群落的异质性

在本研究的三个研究区域,细菌群落的多样性高于古菌群落,这与以往在南海冷泉的研究结果一致(Zhang et al., 2012崔等,2019Jing等,2020).与低谷期相比,SRB (DesulfobulbusDesulfococcus而且Desulfobacteraceae)在冷渗中发现,其中通常由SRB组与厌氧甲烷氧化剂形成的合成联合体(Boetius等人,2000年孤儿等,2001年).另一方面,NC10菌群在槽区所占比例较高,有人提出该菌群在槽区广泛存在(Chen et al., 2014),并在厌氧氨氧化细菌的配合下进行N-DAMO通路(Hu et al., 2009Ettwig等人,2010年).此外,Methylococcales(I型甲烷养菌)在冷渗中所占比例较高,很可能是受到AOM过程释放较多甲烷(汉森和汉森,1996年).

至于古菌,甲基营养的流行Methanosarcinales和acetogenotrophicMethanocellales在冷渗沉积物中暗示了潜在的高水平原位与本研究基于16S rRNA基因的功能预测相一致。此外,古菌群,即Methanoperedenaceae(ANME-2d)、ANME-3、ANME-2a/2b和ANME-2c主要存在于冷渗中。众所周知,ANME - 2a、- 2b、- 2c和- 3可以与SRB组成联盟,参与SAMO过程(Knittel and Boetius, 2009),因此,它们的存在可能进一步证明南海北部含水地层广泛存在SAMO过程(牛等,2017崔等,2019).ANME-2d演化支的检测Methanoperedens表明含水合物冷渗中存在与damo相关的微生物(Haroon et al., 2013),尽管它们在这一过程中真正的生态作用还需要直接的证明。不同ANME演化支在空间分布上存在差异,本研究以ANME-3为主,而在九龙甲烷礁区分别以ANME-1和ANME-1b为主(崔等,2016)及南海GMGS2钻井区(崔等,2019).这反映了不同冷泉微生物群落的复杂性和异质性,以及对每个冷泉进行具体研究的必要性。

4.2.官能团的系统发育和丰度

的系统发育mcr长江口沉积物序列ANME-2d基因簇(郑等,2020)、湿地(陈等,2017)及印尼河流沉积物(Vaksmaa等人,2017),是甲烷生成的典型生境(王等,2015)及Nr-DAMO过程(Haroon et al., 2013).冷渗中较高比例的ANME-2d与本研究中基于古菌16S rRNA基因分析的结果一致,尽管该古菌簇在之前使用另一种常规方法在海马冷渗中未检测到mcr入门(牛等,2017).至于pmo一个基因,形成了两个不同的簇,其中簇I与从香港米埔自然保护区泥滩中发现的序列密切相关(Chen et al., 2015a)和南海沉积物(Chen et al., 20142015 b).NC10细菌已被报道使用pmo以前在南海沉积物中发现的基因(Chen et al., 20142015 b2022).ANME-2d古菌和NC10细菌与DAMO过程的关联已被提出(Chen等,2022),未来同位素示踪实验的研究将有助于阐明它们在这一过程中的作用和相关贡献。

相对而言,更明显的集群形成安全域B基因,说明高度多样化安全域存在B基因型。在七个集群中,集群的Syntrophobacteraceae, Desulfobulbaceae第IV组与南开海槽深海沉积物序列密切相关(Kaneko等人,2007年);Desulfobacteraceae与长江口沉积物层序密切相关(He et al., 2015);第II/III类群与奥尔胡斯湾沿岸海洋沉积物的层序密切相关(佩特罗等人,2019年).SRB基因型的高度多样性可能与同一地区不同的ANME类群有关。这种现象也在麻痕(拉扎尔等人,2011)和Thuwal冷渗水(Lee et al., 2014),可能受到硫酸盐浓度和有机底物有效性(Leloup等人,2007年拉扎尔等人,2011).不同SRB组对底物利用能力的高度多样化反映了对深海环境较好的适应性(Dhillon等人,2003年),以及冷渗槽对AOM进展的生态贡献可能更高。

冷渗区3个官能团的基因丰度均高于槽区,这可能表明冷渗区3个官能团被富集底物选择性偏爱(Zhou et al., 2015牛等,2017崔等,2019).在西沙槽,NC10基团的丰度显著升高可能与常被预测的反硝化和异相硝酸盐还原功能有关。这表明N-DAMO过程在含水槽中更为重要,但其对AOM过程的贡献应通过同位素示踪进行估计,所涉及的活性微生物组合值得在RNA水平上进一步研究。

4.3.对微生物群的影响参数

不同的原核和功能微生物群落在三个不同的含水位置形成。在不同的冷泉中形成了不同的微生物群落,这是由生物和非生物因素在当地选择的(Ruff等,2015Vigneron等人,2019).甲烷渗漏微生物的地方性程度表明,在非均质冷渗生态系统中存在高度的局部多样性(Ruff等,2015).微生物群落具有明显的生物地理分布规律原位沉积物的地球化学条件以TN、TC、TP、NO为主3.,和TS;它们在冷渗生态系统中推动微生物群落空间分布的重要性已在以前的报道中(海杰斯等人,2007年Roalkvam等人,2011Shao等,2014牛等,2017).然而,迄今为止,不同的研究测量了不同的环境参数,很难确定哪一个是最重要的因素。以往研究表明,冷渗沉积物中微生物群落与(Zhang et al., 2012)和甲烷的物理形态(崔等,2019).在那些含有水合物的生态系统中,可以合理地假设甲烷的浓度和物理形式是主要的驱动因素,尽管事实并非如此原位大多数相关研究都报道了甲烷浓度。在我们的研究中没有测量甲烷浓度,但在巡航中使用深海HOV潜水时观察到冷泉中液体的气泡。海马的活动近年来有所下降(梁等,2017),而F网站目前正处于活跃状态(冯和陈,2015),甲烷气体浓度较高(Lin et al., 2007),以及含大量天然气水合物的西沙槽,目前未形成冷渗(Zhang等,2019).因此,甲烷在这些不同区域的浓度和物理形式将是不同的,从而支持不同的原核生物和功能群落,应在今后的研究中进行测量和记录。

4.4.功能基因的必要性

近年来,16S rRNA基因作为扩增子测序的系统发育标记在微生物生态学研究中已成为常规(沃斯和福克斯,1977年),但近年来,指示特定微生物团体的功能基因的应用越来越多(Zeleke等人,2013).本研究同时应用了16S rRNA基因和功能基因。16S rRNA基因似乎更适合常规的群落组成分析,但为了获得更好的功能基团分辨率,需要针对功能基因的特异性引物。例如,不同的ANME演化支(被称为ANME−2a,−2b,−2c和−3)被揭示mcr基于古菌16S rRNA基因(表S3).此外,根据细菌16S rRNA基因分析,所有样品中SRB的相对丰度都极低。事实上,SRB已知属于几个不同的簇,需要不同引物或探针的组合来覆盖整个SRB群落(Lücker等,2007),基于16S rRNA基因的SRB监测尤其不够。因此,有必要使用功能基因的特异性引物结合16S rRNA来全面了解微生物群落,对于含有复杂微生物基因库的环境样品尤其如此(Lücker等,2007He et al., 2015).

数据可用性声明

该研究中提出的原始贡献是公开的。该数据可在NCBI网站上找到,登录号为PRJNA855055、PRJNA855057、PRJNA855285、PRJNA855280。

作者的贡献

QJ设计了该研究,对该研究进行了分析,并撰写了手稿。HJ设计了这项研究并修改了这篇手稿。HL和MD对这份手稿进行了修改。所有作者都对这篇文章做出了贡献,并批准了提交的版本。

资金

海南省科技专项基金(ZDKJ2021036;ZDKJ2019011)、海南省高层次人才自然科学基金(420RC677)、国家自然科学基金(41776147)、房车科学高级用户项目(KEXUE2021GH01)的奖励。

致谢

在2018年6月TS07号巡航期间,我们感谢深海“神海永世”号和R/V“谭所一号”的飞行员和船员的专业服务。

利益冲突

作者声明,这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的,这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文中所表达的所有主张仅代表作者,并不代表他们的附属组织,也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品,或可能由其制造商提出的声明,都不得到出版商的保证或认可。

补充材料

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脚注

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收到:2022年10月3日;接受:2022年12月2日;
发表:2022年12月23日。

编辑:

Guangchao壮族中国海洋大学,中国

审核:

Hongchen江中国地质大学学报(自然科学版
明阳妞妞上海交通大学,中国
鲁伊·赵美国麻省理工学院

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*通信:红煤,hmjing@idsse.ac.cn

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