LA 样本中 reads 数量为 32312535~ 62930351,平均长度为 151~176 碱基对;SA 样本中 reads 数量为 32060456~53138207,平均长度为 156 ~178 碱基对。活性微生物群落主要由细菌主导,LA 中细菌的比例显著高于 SA。
蓝藻在 LA 中占绝对优势(94.3%~97.8%),显著高于 SA(25.6% ~ 86.2%);在门水平上,NMDS 和 ANOSIM 结果表明 LA 和 SA 的细菌组成有很大不同,PERMDISP 结果显示 LA 中活性群落的 β 多样性低于 SA,LA 中微生物的 Shannon 多样性也低于 SA,说明 LA 中的细菌群落对环境变化更稳定。
对于总细菌,蛋白质代谢、光合作用、碳水化合物等在功能上均占约 10%;PERMDISP 结果表明 LA 和 SA 中功能基因的 β 多样性无显著差异,但 LA 中功能冗余相对较低,MDS 图显示 LA 和 SA 样本在基因表达模式上有明显分离,约有 2830 个差异表达转录本(DETs)被检测到在 LA 和 SA 之间显著不同。
蓝藻中,与 DNA 代谢、RNA 代谢、细胞分裂和细胞周期、蛋白质代谢和光合作用等途径相关的转录本仅在 SA 中富集;对于变形菌门,与氮代谢和磷代谢相关的转录本在 LA 中富集,而与 DNA 代谢、RNA 代谢和蛋白质代谢相关的转录本在 SA 中富集;对于拟杆菌门,只有呼吸途径在 LA 中富集;对于放线菌门,只有芳香族化合物代谢途径在 LA 中富集;对于浮霉菌门,只有蛋白质、DNA 和磷代谢等途径在 SA 中富集;对于厚壁菌门,与毒力、疾病和防御相关的转录本在 LA 中富集,而运动和趋化性、蛋白质代谢在 SA 中富集。这些结果突出了两种颗粒中细菌不同的富集代谢。
碳水化合物代谢:
蓝藻中与 CO₂吸收和羧基体相关的转录本在 LA 和 SA 均富集,但转录本不同;拟杆菌门与多糖和单糖相关的转录本居多,LA 中糖原代谢转录本显著富集,SA 中鼠李糖利用等相关转录本显著富集,SA 中 TCA 循环等中央碳水化合物代谢途径也富集。
甲烷相关过程:
SA 中与颗粒和可溶性甲烷单加氧酶、甲酰甲烷呋喃脱氢酶等相关的转录本显著上调,甲烷生成相关转录本在 6 月和 9 月达峰值。
氮代谢:
变形菌门与硝酸盐和亚硝酸盐氨化相关的转录本在 LA 富集,蓝藻与固氮相关的转录本在 SA 富集;变形菌门和拟杆菌门可能在 LA 中合作促进蓝藻生长;SA 中一些反硝化转录本显著不同,可能是反硝化热点;SA 中尿素分解相关转录本富集,表明太湖中蓝藻和细菌均可利用尿素。
磷代谢:
变形菌门与烷基膦酸盐利用相关的转录本在 LA 富集,水华开始时表达较高,有助于增强蓝藻的磷可用性。
辅助因子、维生素、辅基和色素:细菌和蓝藻对钴胺素等相互依赖,水华发展中放线菌对这些辅助因子供应贡献增加。
光合作用:
SA 中蓝藻光合作用相关转录本富集,大蓝藻菌落生物量主要在 7 月前积累,8 月至 10 月 SA 中藻胆体转录本积累增加利于蓝藻物种演替;SA 中与细菌视紫红质相关的转录本表达上调,表明一些细菌可能通过此获取能量
通过网络分析发现,LA 中不同细菌门之间关系密切,合作互作占主导,变形菌门在细菌合作互作中起主导作用;SA 中不同细菌门之间也有密切联系,蓝藻在细菌的负相互作用中起主导作用,合作互作在细菌中占主导地位。基于活性细菌组成,LA 和 SA 中细菌的主要关系是竞争,但 LA 中细菌的生态位宽度相对较高,竞争较弱,系统更稳定;蓝藻在 LA 中需要参与生存竞争,而在 SA 中竞争压力较小,能更自由地生长。
WGCNA 揭示了许多功能基因的表达模式显著协调,并聚类为 16 个 WGCNA 共表达模块,其中黄色模块与叶绿素 a 显著相关;Venn 分析表明 LA 和 SA 之间许多转录本显著相关,尤其是蓝藻,这表明细菌在 SA 中的代谢活动与 LA 中蓝藻的生物量密切相关,通过研究 SA 中的细菌代谢活动可能预测 LA 中的蓝藻代谢。