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微生物在自然生态系统中占据着重要地位,影响水体中污染物的归趋,对水环境健康有着重要影响。长江是我国最大的河流,保障着沿江4亿人口的生产生活。但随着沿江城市社会经济的快速发展,长江干流水污染问题日益加重,原本水质条件发生改变,影响了长江流域居民的生产生活。为更好地认识和评价长江干流水生态状况,并为保护和修复长江水质提供科学理论依据,本论文通过采集长江干流不同江段的水样,针对水体中细菌和古菌的16S rRNA基因,采用定量PCR和高通量测序技术,分析长江干流水体细菌和古菌群落组成和多样性的分布规律及其环境影响因素。本研究的主要结论如下:(1)长江干流水体pH值、溶解氧(DO)和悬浮颗粒物(SS)的浓度从上游、中游到下游呈现出先下降后上升的趋势,总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)的浓度呈现出先上升后下降的趋势,总磷(TP)和总有机碳(TOC)浓度沿水流方向逐渐降低,而水温(WT)呈升高趋势。无论是长江干流整体还是不同江段水体中的SS与TN都呈现出极显著正相关关系。此外,长江干流整体以及上游和下游分段水体中的SS还与TP呈现出正相关关系,说明长江水体中的氮磷污染物可能以颗粒吸附态的形式存在于水体中。同时NH4+-N和TN在除下游以外的流域存在显著或极显著相关性,但NO3--N只在上游流域与TN呈现出了极显著相关性,这表明水体中有机氮转化过程较为活跃,亚硝化过程和硝化过程可能被水体中过高浓度的耗氧有机物和有毒污染物所抑制。(2)长江上中下游不同江段水体细菌基因丰度并没有表现出显著的差异。不同江段水体细菌群落α多样性差异性分析表明,中游水体细菌的Shannon多样性和Shannon均匀度都显著低于下游,而其他江段间的细菌群落多样性没有表现出显著差异。群落组成分析表明,上中下游三段水体中细菌相对丰度最高的门类均为变形菌门(Proteobacteria)。在属水平上,不同江段水体的优势物种不同,其中上游水体的优势物种为芽孢杆菌属(Bacillus),中游和下游水体的优势物种均为丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)。但下游水体中与磷含量紧密相关的新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)功能微生物也有较高的相对丰度。此外,影响不同分段水体中细菌群落组成的环境因素存在一定的差异,其中上游水体细菌群落主要受pH和SS显著影响,DO是影响中下游水体细菌群落的主要环境因子,此外下游水体细菌群落结构还受到WT和TP的影响。(3)长江上中下游水体古菌基因丰度同样没有表现出显著差异。α多样性分析发现只有上游的Shannon均匀度要显著高于中游,其他江段水体的古菌群落多样性没有呈现出显著差异。长江干流水体古菌群落的优势门主要是泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)。在属水平上,Nitrosopumilus和Candidatus_Nitrososphaera两类AOA为优势属。此外,长江干流水体中还存在较高丰度的甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)等产甲烷菌。上游水体中的古菌群落主要受到DO、pH和SS的影响,而中下游水体中的古菌群落受DO的影响比较明显。