SAF的示意圖如圖所示，其中來(lái)自13個(gè)不同位置的98個(gè)樣本跨越11個(gè)采樣會(huì)話。1。僅采集了地面樣本，因?yàn)榇舜尾蓸踊顒?dòng)沒(méi)有可用的飛行硬件。
　　如前所述，需氧細(xì)菌孢子負(fù)荷為每平方米36個(gè)孢子，約占異養(yǎng)可培養(yǎng)細(xì)菌總數(shù)的20%[23]。對(duì)98個(gè)樣本中NSA分離株的全長(zhǎng)16S rRNA基因進(jìn)行桑格測(cè)序，得到130個(gè)分離株，屬于16屬49種（圖2）。97%的這些分離物（126/130）屬于芽孢桿菌、短芽孢桿菌、Cohnella、Graciliabacillus、Oceanobacillus、Paenibacillus，Psychrobacills、Rummelibillus、Sporosarcina、Streptomyces、Terribacillus和Virgibacillus的種類(lèi)，它們通常被認(rèn)為是孢子形成菌。芽孢桿菌占該種群的大多數(shù)，有73個(gè)分離株，屬于21種。NSA培養(yǎng)的剩余約3%的分離物（4/130）是非孢子形成細(xì)菌，由黃體短桿菌（Brevibacterium lutolum）、聯(lián)合馬西利亞菌（Massilia consociata）、云南微球菌（Micrococcus yunnanensis）和溶血葡萄球菌（Staphylococcus溶血葡萄球菌）組成。當(dāng)重新測(cè)試這些分離物的耐熱性時(shí)， 在80℃熱沖擊15分鐘后，它們?cè)俅物@示出在電鍍后的存活。
　　當(dāng)進(jìn)行空間分析時(shí)，49個(gè)已識(shí)別物種中的36個(gè)物種并不普遍，并且在給定的SAF位置僅分離一次。空間上最豐富的分離物是枯草芽孢桿菌，在SAF的13個(gè)采樣位置中的9個(gè)位置發(fā)現(xiàn)了枯草芽孢桿菌（圖2a）。當(dāng)在11個(gè)采樣期內(nèi)對(duì)分離物進(jìn)行時(shí)間分析時(shí)，大多數(shù)物種（30/49，約61%）在給定采樣期內(nèi)的6個(gè)月采樣期內(nèi)僅分離一次。時(shí)間上最豐富的物種是泛熱腸桿菌（Virgibacillus panthonthenticus）（17個(gè)分離株）和枯草桿菌（14個(gè)分離株，它們?cè)?個(gè)單獨(dú)的采樣階段從SAF地板上分離出來(lái)（圖2a），其次是在6個(gè)采樣階段發(fā)現(xiàn)的短小芽孢桿菌（14種分離株）。培養(yǎng)的分離物之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系如圖所示。2a， 其中四個(gè)分離物代表潛在的新物種，因?yàn)樗鼈兣c任何有效描述的物種的16S rRNA序列具有≤98.7%的序列相似性。在已鑒定的16個(gè)屬中，3個(gè)屬也在16S rRNA基因Illumina擴(kuò)增子測(cè)序分析中被鑒定，所有樣本的讀數(shù)均超過(guò)100。在這兩種方法鑒定的3個(gè)屬中，一個(gè)屬是芽孢形成菌（Bacillus），而另外兩個(gè)屬（Massillia和Staphylococcus）是非芽孢形成菌，但耐熱。
　　每個(gè)樣本的讀取計(jì)數(shù)在不同類(lèi)型的樣本中有所不同（Kruskal-Wallis P<0.0001，KW=93.15），其中PMA未處理的樣本的計(jì)數(shù)高于PMA處理的樣本（P<0.00001）和對(duì)照組（無(wú)論處理如何）[PMA-（P<0.001）和PMA+對(duì)照組（P<0.001]（圖3a）。微生物豐富度在不同類(lèi)型的樣品中也存在差異（Kruskal-Wallis P<0.0001，KW=84.31），PMA未處理樣品的豐富度高于PMA處理樣品和對(duì)照（P<0.00001）（圖3b）。PMA處理的樣品或?qū)φ战M之間的豐富度沒(méi)有差異。UniFrac未加權(quán)（圖3c）和加權(quán)（圖3d）分析顯示PMA處理的差異β多樣性。與PMA處理相關(guān)的特征（1250個(gè)總屬中的180個(gè)）的熱圖表示如圖所示，該熱圖表示是使用Calour（一種以微生物為中心的交互式分析工具[53]）中基于等級(jí)的差異豐度測(cè)量計(jì)算的。3e， 顯然PMA處理去除了大部分死亡微生物。當(dāng)從給定采樣日期和地點(diǎn)的PMA和非PMA樣本中檢測(cè)和比較序列時(shí)，平均約33%的OTU豐度被確定為來(lái)自活細(xì)胞或由于加工過(guò)程中的背景污染而存在。
　　除了對(duì)RPCA產(chǎn)生的Aitchison距離進(jìn)行PCA外，還通過(guò)未加權(quán)和加權(quán)UniFrac上的PCoA評(píng)估16S rRNA基因擴(kuò)增子測(cè)序組成的變化。PMA處理和收集時(shí)間點(diǎn)導(dǎo)致了微生物群的顯著差異（圖3f），并導(dǎo)致了解釋的總效應(yīng)大小的大部分（表S1）。PMA處理導(dǎo)致的β多樣性的這些變化部分歸因于假單胞菌（目）相對(duì)于Bacilli（類(lèi)）的對(duì)數(shù)比率的降低（圖3g）。使用假單胞菌（順序）與Bacilli（類(lèi)別）的對(duì)數(shù)比率來(lái)理解微生物多樣性的變化，因?yàn)榕c假單胞菌相關(guān)的讀數(shù)在采樣環(huán)境中沒(méi)有增加，而B(niǎo)acilli讀數(shù)在入口與設(shè)施內(nèi)部之間有所增加。
　　為了解釋數(shù)據(jù)的重復(fù)測(cè)量結(jié)構(gòu)（即時(shí)間），CTF用于探索SAF位置之間的微生物群落變化。CTF而非RPCA、加權(quán)或未加權(quán)-UniFracβ多樣性距離揭示了SAF房間位置之間的顯著差異（表S2）。房間中的差異部分由根瘤菌（變形桿菌）與芽孢桿菌（厚壁菌）的對(duì)數(shù)比率來(lái)解釋?zhuān)▓DS1a；圖S1b）。隨著設(shè)施入口半徑的增加，還觀察到根瘤菌（變形桿菌）與芽孢桿菌（厚壁菌）的對(duì)數(shù)比率降低。我們進(jìn)一步假設(shè)，鑒于已知的芽孢形成能力，芽孢的彈性可能是SAF房間位置之間觀察到的變化的驅(qū)動(dòng)因素。根瘤菌和芽孢桿菌通常都存在于環(huán)境中，因此很容易從外部來(lái)源帶入。但根瘤菌是非孢子形成的，在遠(yuǎn)離入口的地方很可能是不存活的， 注意并計(jì)算了兩者之間比率的變化。
　　使用Deutsche Sammlung von Mikrooorganismers und Zellculturen（DSMZ）BacDive數(shù)據(jù)庫(kù)的祖狀態(tài)重建，通過(guò)SEPP插入樹(shù)預(yù)測(cè)孢子形成能力（平均精度=0.83；圖S2）。預(yù)測(cè)的非孢子形成微生物和孢子形成微生物的位置平均對(duì)數(shù)比率與距SAF設(shè)施入口的徑向距離相關(guān)（Pearson相關(guān)（r=0.61，P=0.027；圖4a），表明與非孢子形成菌相比，孢子形成菌的數(shù)量隨著遠(yuǎn)離入口而減少。使用AGP和EMP源數(shù)據(jù)集對(duì)每個(gè)房間隨時(shí)間的微生物源進(jìn)行跟蹤，揭示了SAF污染細(xì)菌的可能來(lái)源。隨著入口半徑的增加，動(dòng)物表面（AGP；皮膚）的貢獻(xiàn)減少，土壤（EMP；非鹽水）來(lái)源的貢獻(xiàn)增加（圖4b）。非鹽水表面（EMP） 也有助于作為源環(huán)境，但除了在800像素的半徑處的尖峰之外保持穩(wěn)定。
　　對(duì)所比較的所有設(shè)施的詳細(xì)描述和解釋超出了本報(bào)告的范圍，但我們提供了當(dāng)前時(shí)間序列SAF數(shù)據(jù)與之前的100拭子KatharoSeq JPL-SAF數(shù)據(jù)、一個(gè)新生兒重癥監(jiān)護(hù)室、一個(gè)鮑魚(yú)飼養(yǎng)設(shè)施、，以及三個(gè)國(guó)際空間站（ISS）環(huán)境數(shù)據(jù)，用于表征一系列低生物量環(huán)境并將其相互關(guān)聯(lián)（圖4c，d）[1]。在五個(gè)環(huán)境中的每一個(gè)環(huán)境中，極其清潔的鮑魚(yú)養(yǎng)殖設(shè)施都表現(xiàn)出與其他設(shè)施樓層完全不同的微生物特征。盡管所有其他設(shè)施在微生物多樣性方面看起來(lái)相似（圖4c）， 加權(quán)Unifrac分析的詳細(xì)特征表明，與JPL-SAF時(shí)間序列樣本相比，新生兒重癥監(jiān)護(hù)室和ISS表面的微生物多樣性組成存在差異。與之前的JPL KatharoSeq研究相比，本次JPL時(shí)間序列數(shù)據(jù)點(diǎn)的微生物群落組成有所不同（圖4d）。
　　在PMA處理的樣品中，所有樣品的總讀數(shù)超過(guò)100，共鑒定出46個(gè)非孢子形成屬和8個(gè)孢子形成屬（圖5）。在非對(duì)照PMA處理的樣品中，讀數(shù)分解為4.28%（NSA孢子形成物）、9.66%（非NSA孢子生成物）和86.05%（非孢子形成物。在PMA處理的樣品中鑒定出的十個(gè)最主要的屬是鞘氨醇菌屬、假單胞菌屬、糞桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、不動(dòng)桿菌屬、偶氮螺旋菌屬、芽孢桿菌屬，Deinococcus屬，不動(dòng)桿菌和節(jié)桿菌屬。在十個(gè)最突出的總屬中，只有兩個(gè)屬（梭狀芽孢桿菌屬和芽孢桿菌屬）是孢子形成菌。這八個(gè)孢子形成屬分別是梭狀芽孢桿菌、芽孢桿菌、放線菌屬、地芽孢桿菌屬、放線酵母屬、多力子菌屬、微孢子菌屬和分枝桿菌屬。
　　芽孢桿菌屬和放線菌屬是PMA樣品中檢測(cè)到的唯一兩種NSA孢子形成菌。芽孢桿菌是時(shí)間上最頻繁的NSA孢子形成菌，在第2、3、4、5、6、7、10和11次采樣中，其讀數(shù)比放線菌多。或者，在PMA樣品中檢測(cè)到總共六種非NSA孢子形成物（放線菌、梭狀芽孢桿菌、多力子菌、地芽孢桿菌、微孢子菌、分枝桿菌）。土芽孢桿菌是時(shí)間上最豐富的非NSA孢子形成體，在第一次采樣過(guò)程中非NSA的孢子形成體讀數(shù)最多。在PMA樣品中共檢測(cè)到46種非孢子形成物。每個(gè)采樣階段最豐富的非孢子屬各不相同；然而，不動(dòng)桿菌在第二次和第四次采樣中的讀數(shù)最多。
　　NSA孢子、非NSA孢子形成物和非孢子形成物的比較沒(méi)有顯示出任何一致的微生物種群模式（圖5a）。然而，與非NSA孢子形成劑相比，采樣階段4、6和8的NSA孢子讀數(shù)更高。在其他每一次采樣過(guò)程中，非NSA孢子讀數(shù)都大于NSA孢子的讀數(shù)。此外，非孢子形成物的讀數(shù)大于NSA孢子和非NSA孢子類(lèi)別在每個(gè)采樣階段的總讀數(shù)。圖5b，c中用NSA孢子和非NSA孢子的讀數(shù)計(jì)算的擴(kuò)增子測(cè)序讀數(shù)的熱圖清楚地表明，與孢子相關(guān)的讀數(shù)在對(duì)照組中少于100個(gè)讀數(shù)（1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照組除外），并且在第8次采樣期間采集樣品時(shí)最為豐富。13個(gè)地點(diǎn)的活微生物種群（PMA處理的樣品）的空間和時(shí)間分布如圖所示。5d。位置#5、7， 和8顯示通過(guò)NSA方法可檢測(cè)到的孢子的存在高于非NSA孢子。在其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)非NSA孢子形成物的發(fā)生率較高，這證實(shí)了NSA方法錯(cuò)過(guò)了大多數(shù)可能需要其他最佳培養(yǎng)條件才能生長(zhǎng)的孢子形成物。此外，不能排除這些孢子形成微生物可能處于營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞狀態(tài)，并在80°C期間被殺死；NSA方法的15分鐘熱沖擊程序。值得注意的是，與孢子形成者相比，所有這些位置都有更多的非孢子形成成員。
　　芽孢桿菌是空間上最豐富的NSA孢子形成體，其N(xiāo)SA孢子生成體總量最高，位于位置12。地芽孢桿菌是空間上最常見(jiàn)的非NSA孢子形成體，位置1中非NSA的孢子形成體讀數(shù)最多?？臻g上最豐富的非孢子形成體是鞘氨醇菌，位置10的讀數(shù)較高（圖5c）。
　　在PMA現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照中未檢測(cè)到NSA孢子形成物。在PMA陰性對(duì)照中僅檢測(cè)到芽孢桿菌（2個(gè)讀數(shù)）。對(duì)照組中最豐富的非NSA孢子形成物是PMA現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照中的梭狀芽孢桿菌（136個(gè)讀數(shù)）和PMA陰性對(duì)照中的土芽孢桿菌（6個(gè)讀數(shù)）。PMA現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照中最豐富的非孢子形成物是不動(dòng)桿菌（518個(gè)讀數(shù)）和PMA陰性對(duì)照中的Dorea（370個(gè)讀數(shù)）（圖5b，c）。
　　如Hendrickson等人（2017）之前所述，通過(guò)FACS分析了25個(gè)樣本，以估計(jì)活微生物的數(shù)量。通過(guò)FACS鑒定的活細(xì)胞被隨機(jī)分類(lèi)到384孔微孔板中，從每個(gè)測(cè)試樣品中收集317個(gè)單獨(dú)的細(xì)胞（圖6a）。對(duì)于這項(xiàng)研究，樣本2016-07-12位置#1被選擇用于單細(xì)胞基因組學(xué)分析的原理證明，并且是唯一使用所有三種方法（NSA、擴(kuò)增子測(cè)序和單細(xì)胞基因組測(cè)序）進(jìn)行分析的樣本。選擇該樣本是因?yàn)樗挥诟拷鼭崈羰胰肟?img src="../uploads/230210/1-2302101436061H.png" title="PM2.5檢測(cè)儀（YT-HPC3000A）_PM10檢測(cè)丨家用" alt="PM2.5檢測(cè)儀（YT-HPC3000A）_PM10檢測(cè)丨家用">的位置，并且據(jù)證明具有更高的活生物負(fù)載（每平方米8.8 x 105個(gè)活細(xì)胞）進(jìn)行分析。此外，該樣品上的平均孢子數(shù)為每平方米表面積35個(gè)孢子，091 [23]. 其中一個(gè)微板的16S rRNA基因的基因組測(cè)序和PCR篩選的組合確定了317個(gè)產(chǎn)生的SAG中的78個(gè)的分類(lèi)隸屬關(guān)系（圖6b）。在已鑒定的SAG中，72個(gè)被鑒定為不動(dòng)桿菌，3個(gè)被鑒定是鞘氨醇單胞菌，2個(gè)被鑒定成副球菌，1個(gè)被鑒定出銅三菌。通過(guò)對(duì)另外兩個(gè)SAG微板的16S rRNA基因PCR篩選，還發(fā)現(xiàn)了其他屬，包括Microvirga和Novosphinglobium。RedoxSensor Green陽(yáng)性細(xì)胞的大小、花期和身份如圖所示。6b。
塵埃粒子計(jì)數(shù)