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淡水湖泊中氮磷元素超標易造成水體富營養化，進而引起水華特別是有害藍藻水華。淡水湖泊水華嚴重危害水生生物多樣性和飲用水安全。許多研究試圖從非生物因素（如氮磷含量和溫度等）角度揭示水體富營養化的成因和水華發展趨勢。此外，亦有研究從生物的角度（如魚類的含量和功能微生物種類等）來揭示水華形成的生態機制。然而，浮游真核生物和細菌的豐度及多樣性與水體營養狀態，與多元素循環指數之間的聯系，這樣的研究相對不足。
本研究選擇了湖北省武漢市12個有代表性的湖泊，于水華發育形成期（即4月、5月和6月）采集了81份水體樣品。測定了水體的理化性質，使用葉綠素a含量、總磷、總氮和化學需氧量評估了水體營養狀態；使用營養元素含量確定了水體多元素循環指標；采用定量PCR測定了浮游真核生物和細菌的絕對豐度；采用Illumina MiSeq擴增子技術確定了浮游真核生物和細菌群落組成及多樣性。采用線性回歸明晰了浮游真核生物和細菌的豐度及多樣性與水體營養水平，與多元素循環指數之間的聯系；采用β-多樣性分解、環境位寬、系統發育信號、Null模型和Sloan中性模型等統計學分析方法，揭示了浮游真核生物和細菌多樣性的維持機制。
本研究揭示了浮游真核生物而非細菌的豐度及多樣性與湖泊水體營養狀態聯系更緊密。浮游真核生物體現出更強的物種替換、更廣泛的環境位寬和更強的系統發育信號；浮游細菌則體現出更強的群落穩定性和環境限制。較強的多樣性與多元素循環之間的關系保證了較強的多樣性與水體營養狀態之間的聯系。
本研究受國家自然科學基金青年基金（42107147）和面上項目（32071614）項目資助，研究成果以“Abundance and diversity of eukaryotic rather than bacterial community relate closely to the trophic level of urban lakes”為題，發表在微生物期刊Environmental Microbiology上。萬文結副研究員為論文的第一作者，楊玉義研究員為論文的通訊作者。
圖 浮游真核生物和細菌多樣性維持機制及對多營養循環與水體營養狀態的貢獻