编辑推荐：
为探究热带水库原核生物群落，研究人员分析 16S rRNA 基因，发现其与水化学条件相关，有助于水资源管理。
在全球水资源问题日益严峻的当下，水供应正遭受人口增长、人类活动和全球变化的多重威胁。工业和经济活动引发的水体富营养化，不仅改变了水生系统的细菌群落，还影响了其生物地球化学动态，让水质问题雪上加霜。为缓解水资源压力而修建的水库，在未来数量预计会大幅增加，然而，如何科学管理水库水资源，保障生态系统健康、水质安全，成为了亟待解决的难题。微生物在水生生态系统的物质循环中扮演着关键角色，它们驱动着碳（C）、氮（N）、磷（P）等营养物质的转化过程，对维持水生态平衡至关重要。但目前，关于热带人工水生生态系统中微生物组成的研究还十分有限。
在此背景下，来自墨西哥国立自治大学（Universidad Nacional Autónoma de México）的研究人员展开了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Microbial Ecology》上。该研究旨在深入剖析墨西哥热带富营养化水库 —— 巴尔德布拉沃水库（Valle de Bravo，VB）的原核生物群落特征，探究其在低水位波动期（L-WLF）的分布规律，并分析这些微生物与水柱水文地球化学条件之间的内在联系。
为完成此项研究，研究人员运用了多种关键技术方法。在采样环节，他们在水库的代表性中央监测站，按垂直水剖面的不同层次（表层、中层、底层），在水库水动力循环的关键时期进行采样，涵盖了分层期、异养循环期、自养循环期等。在分析环节，通过对水样进行生物地球化学特征分析，测定总氮（TN）、总磷（TP）、溶解无机氮（DIN）、可溶性活性磷（SRP）等指标；同时，采用基于 16S rRNA 基因的代谢条形码技术，对原核生物群落（细菌和古菌）进行全面表征。之后，运用多种统计分析方法，深入探究原核生物群落结构与环境参数之间的关系。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- 理化和生物地球化学特征：在 L-WLF 研究期间，VB 水库呈现富营养化状态，属于温暖单循环水体，冬季循环，其余时间分层。在不同时期，水库水柱的温度、溶解氧（DO）、营养物质等参数呈现出明显的时空变化。例如，在分层期，表层 DO 过饱和，DIN 和 SRP 几乎耗尽，而底层则积累了NH4+和 SRP，DO 被耗尽；在异养循环期，整个水柱呈现亚缺氧状态，存在 SRP 和NH4+，NO3?被耗尽。
- 原核生物群落：原核生物群落的多样性和结构在时空上存在显著变化。多样性指标显示，循环期时，整个水柱的香农指数（H?）和逆辛普森指数（1?D′）值相似；分层期时，这些值随深度增加而增大，底层最高。从群落结构来看，主坐标分析（PCoA）表明，样本会根据在水柱中的位置和水动力时期进行聚类。不同时期的优势菌群也有所不同，如异养循环期，拟杆菌门（Bacteroidota）占主导；自养循环期，蓝细菌（Cyanobacteria）的相对丰度增加。此外，研究还首次发现了 VB 水库古菌群落的存在，其在分层期的底层和金属 imnion 底部较为重要。
- 相关性分析：典范对应分析（CCA）结果显示，所有测量的理化和生物地球化学参数都与水柱中原核生物群落结构显著相关，其中 SRP 和 DO 是影响群落结构的最重要因素。
综合研究结论与讨论部分，此次研究揭示了 VB 水库原核生物群落的多样性和结构特征，明确了其与水库水动力循环过程中生物地球化学参数的紧密联系。在循环期，异养循环时，热梯度的破坏促进了需氧和兼性异养细菌的生长；自养循环时，DO 浓度增加，蓝细菌增多。分层期，不同层次的理化和生物地球化学参数差异导致原核生物群落结构和多样性的变化，底层出现了与甲烷代谢、硫酸盐还原和硝化作用相关的原核生物。这些发现为深入理解热带富营养化水库的生物地球化学过程提供了关键依据，对水库水资源管理具有重要意义。研究人员建议，在管理策略中应充分考虑原核生物群落的变化，如通过控制营养物质（P 和 N）的注入，避免分层期和异养循环期蓝细菌的大量繁殖，从而保障水质安全。这一研究成果为热带水库的环境政策制定提供了有力支持，也为后续相关研究奠定了坚实基础，有助于推动水生态系统保护和水资源可持续利用的发展。
