水生微生物是水污染的重要生物指标，对水生生态系统的健康至关重要。近年来，许多城市越来越依赖越来越多的水库供水，水库水质和安全变得极为重要。水库的热分层影响水质，水质演变主要由微生物驱动。然而，关于丰富类群（AT）和稀有类群（RT）对热分层演化的响应的研究较少。

准确量化微生物的丰度和环境因素的影响对于理解微生物在储层中的作用非常重要。微生物群落对环境变化的响应机制以前已经使用高通量相对定量技术进行过研究。绝对定量技术不仅可以分析样品中细菌总数的绝对拷贝数，还可以分析样品中每个物种的绝对拷贝数，可以反映微生物群落的变化，对微生态问题提供更清晰、更全面的解释。使用绝对丰度，Props等人研究发现冷水系统中央储层中的微生物表现出与相对丰度不同的丰度分布。高通量绝对定量技术也越来越多地应用于自然水体的研究，例如海洋、河流和湿地。然而，很少有研究调查微生物对饮用水水库使用高通量绝对定量技术的水分层和混合期的响应。

近期，来自河北科技大学环境科学与工程学院周石磊老师课题组，在国际知名一区期刊《Environmental Research》(IF=8.3)上发表研究论文。该研究利用天昊微生物Accu16S®细菌绝对定量测序专利技术，对水库微生物群落的组成、多样性和群落组装过程进行研究，并量化环境因素对不同亚群落多样性的影响。

值得注意的是，本研究所涉及到的用于评估环境因子对微生物多样性和群落组装的影响的结构方程建模（SEM）、相关性分析、冗余分析、Mantel检验、Procrustes分析和随机森林分析等多种分析，都是基于“绝对丰度”而不是“相对丰度”的数据，结果也更加真实可信。以往多篇Nature及子刊文章均已指出，在进行微生物相关研究时，采用“绝对定量”数据更加真实准确，更具可信性（文章链接：多篇Nature强烈建议：微生物真实差异、疾病标记物、核心菌群筛选、模型预测、动态变化、菌群互作网络、群落组装要用“绝对定量”）。

英文题目：Identification and relative contributions of environmental driving factors for abundant and rare bacterial taxa to thermal stratification evolution

中文题目：丰富和稀有细菌类群的环境驱动因素对热分层进化的鉴定和相对贡献

发表期刊：Environmental Research

影响因子：8.3（JCR一区）

发表时间：2023年9月

本研究结果发现，饮用水水库微生物群落的丰度和组成随水分层和混合期的变化而变化。研究人员确定了具有不同组装过程和驱动力的不同亚群落，观察到环境选择和共生/拮抗等确定性过程影响了微生物群落的组成和丰度，而随机过程（包括扩散、出生、死亡和灭绝）在群落动态中起作用。

结果表明，不同亚群落对环境因子表现出不同的响应。硝态氮（NO3--N）是水分层期微生物群落变化的重要驱动因素，而锰（Mn）在混合期起着至关重要的作用。该研究还确定了关键环境驱动因素的指示物种，强调了特定微生物分类群在应对环境变化方面的重要性。

图1、不同亚群落的组成、分类距离。

图2、水库不同亚群落的RDA和正向选择分析。

图3、随机森林分析筛选指示物种。

图4、不同亚群落与环境因子的共现网络，以及亚群落与关键环境因子的关联关系。

图5、控制微生物亚群落组装的生态过程。

图6、不同亚群落的a多样性和β多样性的PLS-PM模型的结果。

本研究为饮用水水库微生物群落对水分层和混合期的响应提供了有价值的见解。研究结果强调了考虑微生物丰度绝对量化的重要性以及环境因素在塑造微生物多样性和群落中的作用。