土耳其一家陶瓷厂废水中的细菌组与噬菌体组的宏基因组分析

《International Microbiology》：Metagenomic analysis of bacteriome and phageome of wastewater from a ceramic factory in Türkiye

噬菌体主导陶瓷废水微生物群落动态，宏基因组学揭示处理过程中环境压力筛选效应，细菌多样性显著下降。

　　

摘要

噬菌体是细菌群落动态的主要决定因素。工业废水构成了独特的微生物-噬菌体生态系统，这些生态系统受到重金属和化学物质的压力影响，然而通过宏基因组学对其的研究仍然十分有限。大多数现有研究集中在市政或医院废水上，而陶瓷废水等工业废水中的噬菌体和细菌组群则几乎未被探索。本研究旨在利用宏基因组学方法全面分析一家陶瓷工厂进水和出水样本中的细菌和噬菌体群落。噬菌体DNA在Illumina NextSeq平台上进行测序，并通过标准生物信息学流程进行分类和功能注释。在6.57亿条原始读段中，有66%被映射到噬菌体序列上。Caudovirales目占主导地位，其中Autographiviridae科占分类病毒读段的59%。功能注释显示，64%的基因编码结构或复制相关功能。对于细菌组，使用Illumina NovaSeq 6000平台对16 S rRNA（V3–V4）扩增子进行测序，并通过Kraken2软件进行分类。在两种样本类型中，变形菌门（Proteobacteria）都占主导地位，但群落结构随处理过程发生了变化：进水样本中以环境水中的属为主——Flavobacterium（25%）、Aeromonas（16%）和Acinetobacter（11%）；而出水样本中则以Flavobacterium（37%）、Hydrogenophaga（25%）和Rhodoferax（14%）为主。属水平的丰富度从进水的228个减少到出水的67个，进入分类分类的读段数量也显著下降（1,482,914 vs. 55,847），这与处理过程中的选择性去除和物理化学过滤作用一致。总体而言，这些结果表明陶瓷废水孕育了一个受化学和颗粒物质压力影响的独特微生物-噬菌体生态系统。通过揭示这一研究不足的工业生态位，本研究为废水处理、环境生物修复和微生物风险评估提供了可行的见解。