蘭州大學科研團隊發現青藏高原與蒙古高原空氣細菌的羣落特徵及其潛在傳輸過程

日期: 2020-09-20 閲讀: 來源: 關鍵詞:

大氣細菌的遷移是影響自然環境細菌多樣性和人類健康的重要因素。遠距離運輸和當地風會影響空氣中的細菌組成,但偏遠、乾旱和寒冷的環境,如青藏高原和蒙古高原地區空氣中傳播細菌的相關研究還很缺乏,特別是它們的遠距離傳輸過程和機制也還不清楚。

蘭州大學泛第三極生態環境與氣候變化前沿科學中心2020級聯合培養博士研究生、生命科學學院生態學專業博士生齊靜(師從劉勇勤研究員、黃忠偉教授)通過採集喜馬拉雅山南坡、青藏高原南部和蒙古高原的大氣微生物樣品(圖1),分析了空氣細菌的多樣性及其與環境因子的關係。結果表明,青藏高原與蒙古高原空氣細菌羣落以變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)和厚壁菌門(Firmicutes)為主(圖2);細菌組成受到海拔、風速和輻射強度的影響,起源於區域環境或由西風模式攜帶。青藏高原南部空氣細菌羣落中具有更高的抗紫外線(UV)和低營養條件下形成孢子能力的放線菌門(Actinobacteria)和厚壁菌門(Firmicutes)的相對丰度較高;青藏高原南部頻繁發生的降水事件(雨、雹、雪)沖掉了大氣中的懸浮顆粒,導致空氣細菌羣落的多樣性在三個地區中最低(圖3)。此外,氣團(伴隨着微生物細胞)的運動對順風區(如蒙古高原)空氣中細菌羣落的變化具有潛在的影響。由於地理臨近,氣團相互混合,喜馬拉雅山南坡與青藏高原南部空氣細菌的差異性小於喜馬拉雅山南坡與蒙古高原之間的差異;儘管喜馬拉雅山被認為是大氣中粒子輸送的“屏障”,但一些氣溶膠粒子仍可以越過山脊和沿山谷輸送的方式越過這個“屏障”;此外,青藏高原的地理特徵導致了西風在北半球的長程緯向輸送,可能存在空氣細菌的遠距離輸送(圖4)。該研究為極端環境下空氣中的細菌羣落組成及其在大範圍內的空間變化提供了新的信息。然而,通過空氣傳播的細菌跨越喜馬拉雅山脈到蒙古和其他地區的遠距離傳輸過程仍不清楚。未來的工作將需要在更廣泛的樣本集中將空氣中細菌羣落的分子調查與大氣化學傳輸模型結合起來,以便更有把握地確定細菌來源並繪製它們在長時間內的大氣軌跡。

近日,該研究成果以“Airborne bacterial communities over the Tibetan and Mongolian Plateaus: variations and their possible sources”為題在Atmospheric Research上發表。蘭州大學為論文第一完成單位,蘭州大學泛第三極生態環境與氣候變化前沿科學中心2020級聯合培養博士研究生、生命科學學院生態學專業博士生齊靜為第一作者,大氣科學學院黃忠偉教授為論文通訊作者。該研究是生態學與大氣科學交叉研究的結果,由蘭州大學生命科學學院、半乾旱氣候變化教育部重點實驗室和中國科學院青藏高原環境變化與地表過程重點實驗室、冰凍圈國家重點實驗室合作完成,得到了中國科學院第二次青藏高原科學考察與研究計劃(STEP)(批准號:2019QZKK0201、2019QZKK0503)、戰略重點研究計劃(A)(批准號:2019QZKK0503)和國家自然科學基金(批准號:41425004、41771086、41875029)等項目的資助。

原文鏈接://authors.elsevier.com/a/1bgP6cd3S8ppM

圖1 青藏高原和蒙古高原大氣微生物的採樣點分佈

圖2 全部氣溶膠樣本(A)與SH(喜馬拉雅南坡)、STP(青藏高原南部)和MP(蒙古高原)三個地區細菌16S rRNA基因序列的門水平相對丰度(> 2%)(B)

圖3 喜馬拉雅南坡(SH)、青藏高原南部(STP)和蒙古高原(MP)的物種多樣性指數(Shannon)比較

圖4 採樣區域空氣細菌運輸的示意圖

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文:齊靜
圖:齊靜
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編輯:韓晶晶
責任編輯:許文豔

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