冰芯中微生物的数量和群落结构对气候环境变化有着敏感的响应，微生物可以成为冰芯中恢复古气候和环境的替代性指标，冰芯微生物在青藏高原气候环境变化研究中有着重要的意义。然而目前关于青藏高原冰芯微生物对环境变化的响应研究较少。

为此，中国科学院青藏高原研究所毛冠男博士和兰州大学泛第三极环境中心刘勇勤教授在年际尺度上研究了青藏高原宁金抗沙冰芯和帕隆4号冰芯微生物群落与黑碳含量的变化关系。研究发现在过去的半个世纪青藏高原冰芯中细菌数量随黑碳含量的升高而增加，显著性分析近一步证明了冰芯中黑碳含量与细菌数量有显著的线性关系（图1）。低核酸含量细菌(Low nucleic acid-content bacteria, LNA)和高核酸含量细菌(High nucleic acid-content bacteria,HNA)是经过核酸染色通过流式细胞仪检测到的两类对环境变化相对敏感的微生物群落。青藏高原冰芯中主要是以LNA细菌为主。LNA和HNA细菌比例随年代变化的结果表明，冰芯中LNA细菌比例呈现逐年降低趋势（图2）。与环境因子的分析表明LNA和HNA菌群比例与黑碳含量变化呈显著正相关，说明黑碳含量的增加可以显著改变青藏高原LNA和HNA菌群比例。近一步对冰芯中LNA、HNA细菌比例和黑碳含量随季节的变化进行分析。结果表明在季风时期LNA细菌比例高，而非季风时期由于黑碳含量的上升使得LNA菌群的比例降低（图3）。对季风时期和非季风时期LNA/HNA比例与黑碳含量关系的Procrustes分析表明，非季风时期LNA/HNA比例与黑碳含量具有显著关系（Monte Carlop< 0.01, 999 permutations）（图4），而在季风时期没有这种显著关系。黑碳含量的增加可以显著改变青藏高原LNA细菌与HNA细菌的比例。主要的原因是黑碳的增加给青藏高原环境带来了大量的外来碳源，易造成环境的富营养化，而LNA细菌是寡营养环境细菌，在富营养环境下LNA细菌比例较低。LNA细菌与HNA细菌比例的降低也反映了青藏高原环境受到了外来污染物的影响。冰川微生物端点对由黑碳引起的环境变化的响应表明，在过去的半个世纪青藏高原冰川的黑碳浓度在不断累计，从而改变了冰川微生物数量和群落特征。

近日，该研究成果以“Variation of High and Low Nucleic Acid-Content Bacteria in Tibetan Ice Cores and Their Relationship to Black Carbon”为题在Frontiers in Microbiology上发表，得到了国家重点研发计划（批准号2019YFC509103），国家自然科学基金（批准号91851207，42101128和41988101）以及中国博士后科学基金（批准号2021M693254）共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.844432

图1. a.青藏高原宁金抗沙冰芯和b.帕隆4号冰芯中黑碳含量和细菌数量随年代的变化；c.黑碳含量与细菌数量的线性关系.

图2.青藏高原宁金抗沙冰芯和帕隆4号冰芯中LNA、HNA菌群比例的变化

图3. LNA、HNA菌群比例、总菌数和黑碳含量在非季风时期（季风前、季风后）和季风时期的变化

图4. LNA/HNA菌群比例和黑碳含量在非季风时期和季风时期的Procrustes相关性分析；b.非季风时期和季风时期黑碳含量对LNA/HNA菌群比例变化的解释度；c.季风影响下的LNA、HNA菌群对黑碳的响应示意图