高山カルスト帯水層の湧き水は、分類学的に安定しているが、排出反応性の細菌群集によって支配されています

アルパインカルスト帯水層は、世界中の飲料水を提供するための重要な地下水資源です。しかし、困難なアクセシビリティと長年の方法論的な制限により、これらのシステムの微生物学は長い間理解されてきました。本研究の目的は、異なる水文条件（ベース対イベントの流れ）の下で、高山石灰岩帯水層（LKAS2）の湧水における細菌群集の構造とダイナミクスを調査することでした。この研究は、ハイスループット16S RRNA遺伝子アンプリコンシーケンス、研究デザイン、およびサンプル選択に基づいており、水文学および汚染微生物学データによって導かれました。27か月以上に及ぶ分析により、分類学的に非常に安定した細菌群集が明らかになりました。3つの候補門乳房菌（OD1）、グラシリバクテリア（GN02）、ドゥドナバクテリア（SM211）とプロテオバクテリアとバクテロイドェスのみが、調査期間を通して合計リードの70.0〜88.4％の貢献をしました。300 OTUのコアコミュニティは、総読み取りの37.6〜56.3％の間で一貫して寄与し、湧水水の細菌群集の高い時間的安定性の仮説をさらにサポートしています。それにもかかわらず、湧き水の細菌群集構造における検出可能な反応は、高分散イベント中に識別可能でした。クラスのフラボバクテリアに提携したシーケンス読み取りは、基本フロー中の平均割合2.3％から、研究された高排出イベントの初期段階で最大12.7％に明らかに増加し、細菌群集構造の水文条件の変化による直接的な影響を示唆しています。湧き水。これは、より高い排出時の種の豊富さ（CHAO1）の増加によってさらにサポートされました。これらの観察の組み合わせにより、3つの異なる排出クラス（Q1-Q3）の識別と特性評価が可能になりました。結論として、2年以上の研究期間中、アルパインカルスト帯水層の春の海で普及している分類学的に安定した細菌群集が発見されました。排出条件の変化に対する明確な反応は、特定の細菌群で検出される可能性がありますが、最も反応性の高いグループ - フラボバクテリアのクラスに関連する細菌は、カルスト帯水層の「システム障害」の貴重な自然指標としての可能性を秘めている可能性があります。

Alpine karst aquifers are important groundwater resources for the provision of drinking water all around the world. Yet, due to difficult accessibility and long-standing methodological limitations, the microbiology of these systems has long been understudied. The aim of the present study was to investigate the structure and dynamics of bacterial communities in spring water of an alpine limestone karst aquifer (LKAS2) under different hydrological conditions (base vs. event flow). The study was based on high-throughput 16S rRNA gene amplicon sequencing, study design and sample selection were guided by hydrology and pollution microbiology data. Spanning more than 27 months, our analyses revealed a taxonomically highly stable bacterial community, comprising high proportions of yet uncultivated bacteria in the suspended bacterial community fraction. Only the three candidate phyla Parcubacteria (OD1), Gracilibacteria (GN02), Doudnabacteria (SM2F11) together with Proteobacteria and Bacteroidetes contributed between 70.0 and 88.4% of total reads throughout the investigation period. A core-community of 300 OTUs consistently contributed between 37.6 and 56.3% of total reads, further supporting the hypothesis of a high temporal stability in the bacterial community in the spring water. Nonetheless, a detectable response in the bacterial community structure of the spring water was discernible during a high-discharge event. Sequence reads affiliated to the class Flavobacteriia clearly increased from a mean proportion of 2.3% during baseflow to a maximum of 12.7% during the early phase of the studied high-discharge event, suggesting direct impacts from changing hydrological conditions on the bacterial community structure in the spring water. This was further supported by an increase in species richness (Chao1) at higher discharge. The combination of these observations allowed the identification and characterization of three different discharge classes (Q1-Q3). In conclusion, we found a taxonomically stable bacterial community prevailing in spring waters from an alpine karst aquifer over the entire study period of more than 2 years. Clear response to changing discharge conditions could be detected for particular bacterial groups, whereas the most responsive group - bacteria affiliated to the class of Flavobacteriia - might harbor potential as a valuable natural indicator of "system disturbances" in karst aquifers.