图2.聚类热图显示了在属水平上不同类群的主要细菌种类。每个矩形的颜色取决于类群百分比的log10值，如图左边的图例所示。顶部树显示了样本的聚类关系。3 浮游细菌群落与环境因子的相关性分析通过冗余分析（RDA）确定与浮游细菌群落结构变化相关的环境变量（图3）。前两个轴解释了细菌群落结构中RDA 1的73.47%和RDA 2的18.07%，表明所选择的环境因素驱动浮游细菌群落结构的差异。在所有的环境因素中，TN （R2 = 0.724， p = 0.046）显然对浮游细菌群落的影响最为显著，CODMn （R2 = 0.547， p = 0.136）、TP （R2 = 0.494， p = 0.192）和pH （R2 = 0.406， p = 0.267）均能解释大部分差异。变形菌门与TN、TP、CODMn和NH4+-N呈正相关，与海拔负相关。厚壁菌门与所选环境因子呈负相关。总的来说，TN、CODMn、TP和pH对浮游细菌群落多样性影响较大，是影响黑河上游浮游细菌群落变化的主要因素。

图3.微生物群落和环境因子的冗余分析（RDA）。

4 分析来自不同样品的不同细菌通过线性判别分析（LDA）来识别主流和支流之间的差异类群（图4）。变形菌门对组间差异的影响最大。与支流相比，主流中富集5属，分别为硫杆菌属（Acidithiobacillus）、甲基杆菌属（Methylobacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）、大肠杆菌（Escherichia）和假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）。与干流相比，支流中变形菌门的Acetobacteraceae、Sphingorhabdus、Polaromonas、Hydrogenophaga、Methylotenera、Rhizobacter、Hydrogenophaga和Rhodobacteraceae、绿弯菌门的KD4_96、酸杆菌门的Subgroup_6和芽单胞菌门的芽单胞菌属的丰度显著高于主流。

图4.LDA分析表明，干流（M）和支流（T）的分布存在显著差异，LDA得分越大，物种丰度对差异效应的影响越大。5 PICRUSt功能预测利用PICRUSt进行群落预测分析，确定所观察到的浮游细菌的功能。在大多数样本中，功能的相对丰度通常是相似的（图S3）。基于KEGG数据库，获得六大类生物代谢途径:代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程、人类疾病和生物系统。代谢、遗传信息处理和环境信息处理是主要成分，分别占49.18%、16.73%和13.37%。对预测基因二级功能水平的分析确定了41个子功能（图5）。微生物的功能主要包括膜运输（10.87%）、氨基酸代谢（10.35%）、碳水化合物代谢（9.61%）、复制与修复（7.41%）、能量代谢（6.18%）和转化（4.52%）。干流微生物组合中较高的KOs丰度属于萜类和多酮类代谢，而支流中较高的KOs丰度属于免疫系统（图S4）。但在碳水化合物代谢、能量代谢和氨基酸代谢3种核心资源代谢途径的相对丰度上，干流微生物和支流微生物没有显著差异。