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基于高通量测序技术研究再生水对景观娱乐水体中微生物群落及人类病原菌的影响

摘要

本研究利用高通量测序技术,分析再生水补入的景观娱乐湖泊中微生物群落结构的变化,并识别、筛查潜在细菌病原菌多样性和分布特征,从而探讨再生水补入对微生物群落结构和细菌病原菌存在特性的影响,以及群落结构与病原菌变化的异同性,以期为保障再生水应用于景观娱乐水体的安全性提供理论支持,有效预防疾病传播。本研究选取北京某公园湖泊为研究对象,该湖除生态、景观作用外,主要有划船、喂鱼、喷泉等娱乐功能,每年春季补水。除冰冻期外,分别在补水期和非补水期每月连续采集表层湖水样品,监测常规理化指标并选取理化性质有代表性的样品进行微生物分析。采用高通量测序技术分析微生物群落结构,后对其潜在人类细菌病原菌进行数据筛选与分析。本研究比较了再生水与补水期湖水、补水期与非补水期湖水的理化性质和微生物群落结构差异,结果表明再生水补入对湖水水质产生显著影响,主要以硝酸盐氮的形式增加了湖水氮元素的浓度和负荷;再生水的微生物群落也直接影响了湖水中微生物群落结构。进一步分析湖水理化性质与微生物群落结构的关系发现,水中氮、碳营养元素浓度的改变与群落组成的改变有关,因此群落结构可能也受到湖水营养元素的间接影响而变化。对人类细菌病原菌的筛选分析发现,在该湖水中检出20种潜在病原菌属,其中8个在几乎所有样品中检出,包括不动杆菌属Acinetobacter,气单胞菌属Aeromonas,弓形杆菌属Arcobacter、军团杆菌属Legionella、分枝杆菌属Mycobacterium、假单胞菌属Pseudomonas、梭菌属CIostridium,希瓦氏菌属Shewanella。比较再生水与湖水、补水期与非补水期湖水中潜在人类细菌病原菌属水平的丰度变化,结果表明再生水对湖水中检出的几种潜在病原菌属不存在显著影响,但该景观娱乐水体中的病原菌风险仍然值得进一步研究。

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