饮用水水库的嗅味问题，特别是土霉味，是严重影响饮用水感官品质与用户满意度的全球性挑战。传统上，藻类被视为嗅味物质（如土臭素GSM和2-甲基异莰醇2-MIB）的主要生产者。然而，在非藻华时期，放线菌作为另一大关键致嗅微生物源的作用长期被忽视。尤其是在寡营养的水库环境中，放线菌群落的组装机制以及它们在贫营养条件下代谢活性及嗅味物质产生能力，是水源水质管理与风险预警中亟待厘清的核心科学问题。

秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站的张海涵科研团队针对这一空白，对我国南北地区四座典型饮用水水库进行了系统性研究。团队综合运用高通量测序、网络分析、中性模型、零模型及荧光激活细胞分选等多种前沿技术，首次从宏观生态学到微观生理代谢层面，深入揭示了水库中放线菌的群落结构、组装机制及其在真实水库水体中的生长与产嗅潜能。

研究发现南北水库的放线菌群落结构与多样性存在显著差异。南方水库的放线菌多样性高于北方。在属水平上，北方水库以Candidatus Nanopelagicus和Candidatus Planktophila为优势菌属，而南方水库则主要由Mycobacterium主导。网络分析揭示了群落内复杂的种间关系。尽管链霉菌在群落中相对丰度较低，但被确认为关键的潜在产嗅菌属。水温、营养盐和金属离子是驱动放线菌群落结构变异的最关键环境因子。温度不仅直接作用于放线菌，还通过改变其他水质参数产生间接影响。通过零模型分析发现，在饮用水水库生态系统中，放线菌群落的组装过程主要由随机性过程（尤其是扩散限制）所主导，而非确定性选择。这意味着放线菌孢子的随机扩散事件。研究成功分离出三株产嗅链霉菌，并在未经富集的原水库水中进行了培养实验。令人惊讶的是，尽管在贫营养条件下生长缓慢，这些菌株的ATP含量和代谢荧光强度均显著提升，表明其保持了高度的代谢活性。其中Streptomyces antibioticus LJH21产生了高达24.4 ng/L的土臭素，证实了放线菌即使在寡营养压力下，仍是水库嗅味风险的“潜伏者”。

本研究系统揭示了放线菌作为饮用水水库嗅味问题“隐形推手”的生态角色，突破了传统上主要关注藻类致嗅的局限。研究明确了随机过程在群落组装中的主导地位，以及放线菌在贫营养环境下的顽强代谢能力，这两点对于构建更精准的水库嗅味预警模型至关重要。成果建议在水源管理中，需加强对放线菌（尤其是链霉菌）的监测，并关注水温、氮素和金属离子等关键环境因子的动态变化，为实现嗅味问题的源头控制与主动防控提供了科学依据。

该成果以“Ignored microbial-induced taste and odor in drinking water reservoirs: Novel insight into actinobacterial community structure, assembly, and odor-producing potential”为题发表于水环境领域顶级期刊《Water Research》。西安建筑科技大学环境学院张海涵教授为通讯作者。该研究由国家重点研发计划（2022YFC3203604）、国家自然科学基金（52270168）及陕西省高校青年创新团队（23JP084）共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122219

图1. 放线菌群落形成的确定性和随机组装过程

图2. 放线菌孢子在原水中萌发时的FSC、ATP和荧光强度的变化

图3. 三种菌株在水库原水中的细胞生长、ATP浓度和荧光强度