Frontiers in Microbiology | 东京上空空气细菌群落的季节性变化与当地气象因子的影响

推荐:江舜尧

编译:药滴

编辑:十九

美国国家极地研究所Jun Uetake等人于2019年7月16日在《Frontiers in Microbiology》上发表了题目为《Seasonal Changes of Airborne Bacterial Communities Over Tokyo and Influence of Local Meteorology》的文章。在这项研究中,作者通过对2016年夏至2017年冬在日本最高的通信观测塔458米高度连续采集的48-72 h样本进行检测,研究了东京上空的空气细菌群落组成,探究了空气中的微生物和气象条件微尺度相关性以及微生物的局部迁移和远程迁移的影响因素。

文章摘要

为了研究东京上空空气中的细菌群落动态,包括空气中微生物与气象条件之间的微尺度相关性,以及本地和远程微生物运输的影响,研究者收集了48至72小时的空气样本。采用高通量测序检测微生物群落的多样性。根据反轨迹分析,预测的大气粒子源区域在10月初由太平洋突然转变为欧亚大陆。然而,微生物群落组成以及α和β多样性并没有受到气象条件变化的影响,这表明来自海洋或大陆的远距离运输并不是影响本地空气微生物群落的主要决定因素。相对而言,当地的气象,特别是相对湿度和风速与α多样性和β多样性之间存在显著的相关性。在土壤、海湾海水、河流和池塘四种潜在的来源类型中,海湾海水和土壤被认为是恒定的和主要的来源。统计分析表明,湿度是最具影响的气象因子,最有可能的原因是它与土壤湿度有关,因此与地表颗粒物的扩散呈负相关。在这项研究中,作者阐明了精确时间分析在探究东京“好氧体”的来源及与气象学因素相关性上的好处。

文章结论

来自日本最高的塔连续48-72小时的样本,结合高通量测序分析,用于研究从夏季到冬季的空气微生物群落。在本研究中,检测到的气团对微生物种群的长期影响有限。结果显示,只有少数扩增子序列变异可能与细菌的长距离迁移有关。此外,大部分扩增子序列变异的相对丰度没有受到气团突变的影响,这表明它们可能来自当地。朔源分析显示,在研究期间,东京湾的土壤和海水输入一直是主要的可确定来源。相关分析和PERMANOVA分析表明,湿度和风速是影响细菌α和β多样性的关键因素,因此,这些似乎是控制东京天空晴空塔周围海湾海水和土壤细菌排放的因素。高通量测序、可靠的宏基因组数据和强大的统计工具使研究者能够以前所未有的分辨率研究东京天空晴空塔附近的空中微生物群,从世界各地的许多环境中积累这样的研究,可以更全面地了解决定当地、区域和全球空气微生物群落的因素。

文章中重要图片说明

图1 | 采样期间最近的自动气象站气象因子的季节变化(温度:粉红色,日照时间:橙色,降水:蓝色,湿度:浅蓝色,风速:浅绿色),波高(紫色),α多样性(灰色)。

图2 | 在采样期间72小时的超分裂回轨迹。1600米以上的高度用蓝色表示。

图3 | 细菌门水平的季节变化。

图4 | α多样性与气象和海洋因素之间的斯皮尔曼相关性。红色/橙色圆圈表示正相关,蓝色圆圈表示负相关。圆圈上的“X”表示无显著性差异。

图5 | 通过溯源分析估算潜在源类型(海湾、土壤、池塘和河流)的季节变化。

图6| 东京湾波浪高度与气象因子之间的相关关系。红色/橙色圆圈表示正相关,蓝色圆圈表示负相关。交叉圆圈上的“X”表示无显著性差异。




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