基于 16S rRNA 扩增子测序分析韩国废弃矿井酸性排水微生境微生物群落结构

《Scientific Reports》：Microhabitats are associated with bacterial and archaeal community structure in acid mine drainage from an abandoned mine

摘要

酸性矿井排水（AMD）是一个严重的环境问题，它代表了一个低pH值的异质生态系统，其中包含多种微生物群落。在不同视觉特征下的AMD微生境中，微生物群落的结构仍知之甚少，尤其是在韩国，该国的基于野外研究的微生物研究十分有限，而且AMD的研究主要集中在受污染的土壤及其修复措施上。在这项探索性研究中，我们分析了来自韩国废弃的Ilgwang矿井的AMD水体、附着在墙壁上的生物膜以及与AMD沉淀物相关的生物膜微生境中的16S rRNA基因扩增子序列数据。最终的数据集包含716,915个读段，这些读段被归类为663个独立序列变异体（ASVs），分布于7个样本中。不同微生境类型之间的alpha多样性没有显著差异（所有Kruskal-Wallis检验的P值均大于0.10）。通过对平方根转换后的Bray–Curtis差异矩阵进行类型约束的主坐标分析，并将其稀疏化至最小库大小后，该分析解释了总变异的50.3%（调整后的R2值为25.4%，P值为0.025，通过精确置换检验得出），尽管不同类型之间的多变量分散性存在差异。在所有属中，未分类的Gammaproteobacteria属所占比例最大（占汇总读段的24.96%）；这一类别中的优势ASV与SILVA V4数据库中注释为“Ferrovum”的序列完全匹配，但由于其自举支持率为46%，低于80%的阈值，因此仍未被正式分类到属级。总体而言，57.91%的汇总读段在属级上仍未被分类；在已准确分类的属中，“Metallibacterium”和“Leptospirillum”是最丰富的属。这些描述性统计结果表明，AMD样本的组成特征与部分共有的嗜酸细菌-古菌组合的相对丰度变化有关，而非由完全独立的群落构成。这些探索性发现表明，样本矩阵对于解释AMD微生物群落的结构具有重要意义，并为未来基于基因组解析和活性研究指出了潜在的细菌和古菌谱系。