【摘要】 韩国科学家通过16S rRNA基因测序技术，首次揭示统营湾沉积物微生物群落的季节动态。解析变形菌门主导的微生物结构，探讨高通量测序在海洋生态修复中的应用价值。

研究背景与方法

韩国统营湾作为典型的半封闭海湾，其水体交换缓慢的特性导致季节性环境压力显著，频繁发生赤潮与缺氧现象。Nur Indradewi Oktavitri团队通过16S rRNA基因扩增子测序技术，首次系统揭示了该海域沉积物微生物群落的季节响应机制，为海岸带生态修复提供关键数据支撑。

 

实验设计与样本采集

采样策略：2019年4月（春）、8月（夏）、10月（秋）、12月（冬）于统营湾核心区（34°47.44209N, 128°25.57009E）采集表层20cm沉积物样本，全程冷链运输保障样本DNA完整性。

实验流程：

1.使用Qiagen PowerMax土壤试剂盒提取基因组DNA

2.特异性扩增V3-V4区（引物BAKT_341F/805R）

3.Illumina MiSeq平台完成双端测序

4.DADA2流程实现ASV精准聚类（图1）

图1. 生物信息学过程的概要描述。[1]

 

测序数据质量分析

月份

原始读长数

有效合并读长

非嵌合体ASV

4月

174,306

11,257

1,892

8月

182,753

16,633

2,357

10月

116,328

18,482

2,641

12月

112,631

18,106

2,503

注：DADA2去噪流程显著提升数据质量，冬季样本有效数据率达16.1%

 

微生物群落结构解析

门水平分布特征​（图2）：

  • ​变形菌门​（Proteobacteria）占绝对优势（61.5%-68.1%）
  • 拟杆菌门（Bacteroidetes）次之（11.8%-20.6%）
  • 酸性细菌（Acidobacteria）稳定存在（2.0%-4.3%）

图2. 不同月份相对丰度排名前15位的微生物门。每种颜色代表一个不同的门。[1]

 

生态启示：变形菌门的高丰度与其有机物降解功能直接相关，印证了该海域的富营养化特征。冬季样本中未分类细菌比例升高（5.2%），暗示低温环境可能存在特殊功能菌群。

 

环境修复的科研价值

本研究通过高通量测序技术首次建立统营湾微生物数据库，发现：

1.夏季样本ASV多样性最高（2,357个）

2.春秋季存在显著群落演替现象

3.变形菌门丰度与水温呈正相关（R²=0.83）

这些发现为建立赤潮预测模型、制定底质改良方案提供了关键物种标记，凸显微生物多样性监测在近海生态管理中的战略价值。

 

参考文献：1.Oktavitri NI,Kim J, Kim K.2021.Seasonal Variation of Microbial Diversity of Coastal Sediment in Tongyeong, South Korea, Using 16S rRNA Gene Amplicon Sequencing. Microbiol Resour Announc

 

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