《Environments》：A Snap-Shot Metabarcoding Survey of Fungal Diversity at the Intersection of the Atmosphere and the Danube River
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真菌是地球上最多样化的生物类群之一，栖息于包括大气在内的多种环境区室中，在大气中它们以高流动性生物颗粒的形式存在。大气日益被认为是一个活跃的生态区室，能够整合来自陆生和水生生态系统的信号，然而空气与淡水真菌群落之间的相互作用仍未得到充分探索。本研究针对受污水流
真菌是地球上最多样化的生物类群之一，栖息于包括大气在内的多种环境区室中，在大气中它们以高流动性生物颗粒的形式存在。大气日益被认为是一个活跃的生态区室，能够整合来自陆生和水生生态系统的信号，然而空气与淡水真菌群落之间的相互作用仍未得到充分探索。本研究针对受污水流入影响的大气与多瑙河交汇处，提供了一日快照式的真菌菌群（mycobiome）多样性调查。真菌菌群多样性通过环境DNA（environmental DNA, eDNA）分析确定。研究探讨了分类群在空气、水和沉积物之间潜在交换的可能性。研究人员从空气、河水（污水排放口、其上游及下游）和河流沉积物样品中提取eDNA，并应用全长内部转录间隔区（internal transcribed spacer, ITS）扩增子测序分析真菌群落组成和多样性。空气传播真菌和污水样品中的真菌与水样和沉积物样品相比，表现出较低的整体多样性和更明显的少数分类群优势。尽管存在差异，许多分类群在不同环境之间共享，表明存在连通性和可能的双向交换。空气中检测到的若干分类群与土壤、植被和污水相关，包括具有潜在环境和健康意义的真菌。研究结果表明，在相互关联的环境中检测到了显著的真菌多样性，提示空气和水生系统均有助于真菌的交换。城市污水被讨论为空气中真菌可能的地方性来源，具有潜在的环境和公共卫生影响。
真菌是地球上最多样化的生物类群之一，广泛存在于土壤、水和大气等环境区室中。大气中的真菌孢子可远距离传播，大气作为活跃的生态区室，能够整合来自陆地与水生态系统的信号，但目前空气与淡水真菌群落间的相互作用研究仍不足。城市河流常受污水排放影响，其空气-水界面可能成为真菌多样性交换的关键节点，因此有必要在该界面开展真菌菌群多样性调查。
研究人员于2023年9月18日在塞尔维亚诺维萨德市多瑙河河段开展了一日快照研究。研究区域位于南潘诺尼亚平原，以农业和城市排放为特征。研究人员采集了空气、污水排放口（SWO）及上下游河水（DSWO、USWO）和河流沉积物（RS）样品，利用环境DNA（eDNA）宏条形码（metabarcoding）技术分析真菌群落组成与多样性。结果显示，不同环境间存在大量共享分类群，提示空气和水生系统对真菌交换均有贡献；城市污水可能作为空气中潜在健康相关真菌的局部来源。该研究增进了对空气-水界面真菌交换的理解，并为相关健康风险评估提供了基础数据。
关键技术方法：研究采用环境DNA（eDNA）宏条形码技术。空气样品使用SASS2300高容量湿壁旋风采样器（配SASS4000浓缩器）在污水排放口上方约2 m处采集4小时（12–16 CET），并设置ISO5洁净室空白对照。水样分别采自污水排放口（SWO）、下游100 m（DSWO）和上游100 m（USWO），经10 μm预过滤和0.45 μm滤膜过滤；沉积物样品取自排放口下游15 m处河岸，分12、17、24 cm三个深度。所有样品提取eDNA后，利用PacBio Sequel II系统对真菌全长内部转录间隔区（internal transcribed spacer, ITS）进行扩增子测序，经QIIME2和dada2流程获得扩增子序列变体（amplicon sequence variant, ASV），并使用UNITE数据库进行物种注释。
研究结果如下：
3.1 eDNA多样性与环境代表性：共获得143,516条ITS序列，质控后120,804条，其中41.55%注释为真菌。空白对照检测到的真菌序列仅为空气样品的6.87%，表明实验污染影响可忽略。
3.2 空气真菌：标准Hirst体积法监测显示采样期间平均21,551孢子/m
?3，Cladosporium最优势（80.4%）。宏条形码检测到63个真菌属，以Cladosporium aphidis（56.34%）、Fusarium（7.57%）和Alternaria（6.76%）为主。检测到多种形态学方法难以识别的物种，如Aspergillus piperis，但未检出形态学上丰富的Epicoccum，提示ITS注释的局限性。
3.3 水中真菌：水样共获得18,342条真菌序列。污水（SWO）中Saccharomyces cerevisiae占68.71%，多样性低但丰富度高；上游（USWO）和下游（DSWO）群落更均匀，Saccharomycetales酵母占优势。下游检出Zygophlyctis等水生真菌，表明污水影响梯度。
3.4 河流沉积物真菌：沉积物共获得22,436条真菌序列，鉴定出141个属，Cladosporium（31.82%）、Aspergillus（8.04%）和Pichia（6.56%）等最丰富。沉积物真菌群落反映水、陆输入的综合积累，包括大气沉降孢子的贡献。
3.5 沉积物、空气和水之间的真菌多样性：置换多元方差分析（PERMANOVA）显示样品间组成差异显著（F=4.616, R2=0.536, p=0.001），非度量多维尺度分析（NMDS）显示技术重复聚类，但沉积物与上游水样部分重叠。有16种真菌仅在空气检出，76种仅在沉积物，44种仅在水（其中84.09%来自污水）。共享分类群支持多向交换。
讨论部分指出，真菌多样性受采样时间和气象条件影响；环境间真菌交换是动态且多方向的，源解析难以唯一确定。宏条形码存在细胞裂解困难、ITS分辨率有限和数据库不完整等挑战。短时快照研究可用于识别优势类和健康相关物种，但需长期监测和功能基因研究。
结论：本研究揭示了从空气、河流沉积物和水（河水及污水）样品提取的真菌DNA具有显著多样性，尽管这仅是环境真菌DNA的短暂快照。一些分类群为特定环境所特有，而许多分类群在不同样品间交叉。河流沉积物粉尘和水滴被视为某些健康相关真菌的空气传播eDNA的可能来源，空气也将区域植被和农业来源的真菌输送到河流。在空气中检测到的部分健康相关分类群的潜在来源位于污水水中，引发公众健康关注。结果证实分子方法比形态学鉴定能更详细地揭示环境真菌多样性。然而，由于eDNA回收率有限、序列数据库不完整以及ITS区域分辨率限制，宏条形码在物种鉴定上仍有不确定性。因此，建议结合标准形态学鉴定与分子分类注释的综合方法。未来需要长期研究探索季节性和功能多样性，并采用鸟枪法宏基因组学揭示功能基因（如杀真菌剂抗性、真菌毒素产生）。
