혐기성 암모니아 산화 박테리아는 주로 설계된 시스템에서 집합체를 형성하는 경향이 있지만, 이러한 집합체 내에서 혐기성 암모니아 산화 박테리아와 함께 존재하는 종을 지배하는 생태학적 메커니즘에 대해서는 거의 알려져 있지 않습니다. 본 연구에서는 두 가지 대조적인 환경에서 무작위로 수집된 200개의 혐기성 암모니아 산화 집합체를 통해 미생물 군집, 조립 과정 및 종간 상호작용을 조사하였습니다. 여기서 연구된 환경은 전규모 양돈 폐수 처리 시설(SwAmx)과 합성 폐수를 처리하는 실험실 규모의 상향 흐름 컬럼 반응기(LuAmx)입니다. 혐기성 암모니아 산화 집합체의 직경은 미생물 군집과 강한 상관성을 보이지 않았지만, 기능성 박테리아인 Candidatus Brocadia와 Denitratisoma는 혐기성 암모니아 산화 집합체 전반에 걸쳐 높은 상대적 풍부함과 낮은 이질성을 유지했습니다. 중립 및 무모델 분석 모두에서 확산 제한이 생태 군집 조립의 71.51-89.75 %를 차지하여 집합체 간의 미생물 교환이 제한적임을 나타냅니다. 특히 SwAmx 시스템에서의 복합 폐수 조성에 의해 질산화 및 탈질 박테리아의 주요 구동 요소로 결정론적 선택(특히 동질 선택)이 작용하여 10.20-26.47 % 기여했습니다. 동시 발생 네트워크는 두 시스템 모두에서 혐기성 암모니아 산화 박테리아와 이종 분해 성격의 미생물 사이에 널리 퍼진 부정적 상관관계(60.00-90.91 %의 연결)를 밝혀내어 자원 경쟁의 가능성을 암시했습니다. 이러한 다중 스케일 통찰력은 전체 혐기성 암모니아 산화 군집 및 개별 그룹의 생태적 구동 요소를 강조했으며, 미생물 군집 관리를 통해 질소 제거 성능을 최적화하기 위한 중요한 시사점을 제공합니다.
Key Points
- 두 가지 다른 환경에서 수집된 혐기성 암모니아 산화 집합체의 연구를 통해, 균집 크기는 미생물 군집과 밀접한 상관성을 보이지 않지만, 주요 기능성 박테리아는 높은 상대적 풍부함을 유지하고 있음이 밝혀졌습니다.
- 생태 군집 조립에서 확산 제한이 주요 요인임을 밝힌 본 연구는, 특히 복합 폐수 조성의 영향을 받는 질산화 및 탈질화 박테리아의 결정론적 선택도 중요하게 작용함을 밝혀냈습니다.
- 혐기성 암모니아 산화 박테리아와 이종 분해 성격의 미생물 간에 광범위한 부정적 상관관계가 존재한다는 것은 자원 경쟁 가능성을 암시하며, 이는 질소 제거 성능 최적화를 위한 미생물 군집 관리의 중요성을 강조합니다.