人类活动显著降低云贵高原水体微生物多样性：细菌、真菌及原生生物的趋同响应

本研究针对人类活动对水体微生物群落的影响，通过16S rRNA和18S rRNA基因扩增子测序技术，分析了云贵高原昭通地区三种典型干扰类型湖泊（农业区ML、城市公园SGGY、自然保护区XCB）的微生物群落结构。研究发现人类干扰导致水体中变形菌门(Proteobacteria)丰度降低，放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和蓝藻门(Cyanobacteria)丰度升高，并显著降低了细菌、真菌和原生生物的α多样性，驱动了微生物群落的趋同演替。该成果为理解人类活动对高原湿地生态系统的微生态影响提供了重要依据。

　　

湿地生态系统被誉为"地球之肾"，而高原湿地因其特殊的地理气候特征尤为脆弱。云贵高原作为中国重要的生态屏障，其水体微生物群落对维持生态平衡具有关键作用。然而随着农业扩张和城市化进程，化肥施用、生活污水排放等人类活动正持续改变着水环境。以往研究多关注水质变化，但对微生物群落——这个调控水体物质循环的"隐形工程师"——如何响应人类干扰却知之甚少。更令人担忧的是，微生物多样性的丧失可能引发不可逆的生态功能退化，这种危机在生态脆弱的云贵高原可能被进一步放大。

为揭示这一科学问题，昭通学院的研究团队在《Annals of Microbiology》发表了一项开创性研究。他们选取昭通地区三类典型水体：农业主导的毛林湖(ML)、高干扰城市公园湖(SGGY)和无人干扰的小草坝自然保护区湖(XCB)，通过0.22-μm滤膜过滤采集水样，运用Illumina PE300平台进行16S rRNA（细菌）和18S rRNA（真核生物）V3-V4区高通量测序，结合DADA2算法生成ASV（扩增子序列变体），采用LEfSe分析、PCoA排序等生物信息学方法，系统解析了不同干扰强度下微生物群落的响应规律。

主要技术方法
研究团队在2024年3月鸟类迁徙季前，于每个湖区设置5个采样点采集表层水样，经0.22-μm滤膜过滤后使用E.Z.N.A.?土壤DNA试剂盒提取总DNA。采用338F/806R引物扩增细菌16S rRNA基因V3-V4区，454F/V4R引物扩增真核生物18S rRNA基因V4区，通过Qiime2平台进行质量控制，DADA2去噪生成ASV，基于SILVA(v138)和18s_eukaryota数据库进行物种注释。α多样性采用Shannon和Simpson指数，β多样性通过Bray-Curtis距离矩阵分析，功能预测使用FAPROTAX数据库。

研究结果

细菌群落结构与功能变化
通过24,788个细菌ASVs分析发现，XCB的Shannon指数显著高于SGGY（p<0.05），显示人类干扰降低细菌多样性。PCoA分析（ANOSIM R=0.7871）表明三类水体细菌群落显著分离。在门水平上，SGGY的蓝藻门相对丰度最高（4.89%±4.51%），ML次之，XCB最低。功能热图显示，SGGY的光合自养(photoautotrophy)功能菌显著富集，而XCB的氮呼吸(nitrogen respiration)相关菌更丰富。LEfSe分析鉴定出35个差异菌属，如SGGY特异的Cyanobium_PCC-6307（与Fe²⁺富集相关）和ML富集的Rhodoferax（可抑制蓝藻）。

真菌群落响应特征
从9,986个真菌ASVs中发现，XCB的Shannon指数显著高于受干扰水体（p<0.05）。隐真菌门(Cryptomycota)在干扰水体中占比高达56.66%±34.14%，而壶菌门(Chytridiomycota)在XCB更丰富（18.33%±19.36%）。属水平上，SGGY的红酵母属(Rhodotorula)和ML的德巴利酵母属(Debaryomyces)显著富集，反映鸟类活动与人类干扰的不同影响。PCoA分析（ANOSIM R=0.936）显示真菌群落结构差异比细菌更显著。

原生生物群落演变
在10个原生生物门中，中心粒虫门(Centrohelida)在SGGY和XCB占优（28.35%±15.01%），而SAR_k__Amoebozoa在ML达39.96%±24.67%。LEfSe分析揭示SGGY特异的角变形虫(Angulamoeba)与XCB富集的新波豆虫(Neobodo)形成鲜明对比，后者是水质清洁的指示生物。

微生物互作网络
Procrustes分析（M²=0.44）和Mantel检验（R=0.65）证实细菌与真菌群落存在显著协同变化，暗示人类干扰可能破坏微生物间的互作平衡。

结论与意义
该研究首次系统揭示了云贵高原水体微生物对人类干扰的趋同响应：①多样性降低表现为细菌Shannon指数下降、真菌隐真菌门扩张及原生生物指示种更替；②功能重塑体现为蓝藻光合菌富集与氮循环菌抑制；③群落结构趋同化表现为受干扰水体（ML和SGGY）微生物相似度增高。这些发现为高原湿地保护提供了重要启示：人类活动通过改变水体理化性质（如Fe²⁺、Cu²⁺浓度）和有机负荷，驱动微生物群落向"富营养化型"演替，这种变化可能通过微生物互作网络放大生态影响。研究建立的ASV水平分析方法，为生态敏感区微生物监测提供了新范式。