厦门大学海洋与地球学院

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张文静课题组稀有和优势浮游细菌群落研究新成果在ISME J发表
COE COE 2018/6/21 2080 返回上页

近日,国际微生物生态学顶级期刊ISME Journal (最新IF:9.664,一区TOP)在线发表了厦门大学海洋与地球学院与中国科学院城市环境研究所合作的最新研究成果“Biogeographic patterns of abundant and rare bacterioplankton in three subtropical bays resulting from selective and neutral processes”。这一研究以我国三个海湾为研究区,区分稀有和优势细菌亚群落揭示了浮游细菌的地理分布格局和群落构建机制。

浮游细菌是水生态系统结构的主要组成部分,在保障物质循环和维持生态平衡方面发挥关键驱动作用。自然界浮游细菌群落中通常包括大量的低丰度稀有种,稀有种相对丰度小于万分之一,长期以来其时空变化规律与机制基本处于研究认知盲区。稀有细菌具有功能冗余的作用,多样性高而丰度低的稀有细菌组成的稀有生物圈可以当作“种子库”,当环境条件发生变化时不适应环境的优势细菌丰度下降,而更适应新环境的稀有细菌丰度升高,最终使生态系统结构和功能一直保持稳定健康状态。然而,由于技术条件的限制,过去的研究主要集中在优势细菌,却没有充分考虑稀有细菌及其时空动态。人们对稀有细菌在海洋生态系统中的多样性和地理分布格局知之甚少,尤其是关于驱动它们生物地理分布格局的重要生态因子和过程仍亟待探究。近几年高通量测序技术和多元统计方法的快速发展使稀有细菌的研究成为可能。

基于生态位理论(环境选择)和中性理论(随机扩散),作者定量评估并比较了中国三个海湾(深沪湾、东山湾和北部湾)的优势和稀有浮游细菌群落组成和生物地理分布格局,揭示了环境选择和中性过程对浮游细菌生物地理分布的相对贡献与作用。结果显示:1) 稀有和优势细菌OTUs分别为15622和88,两者在群落组成和多样性等方面具有显著的差异。2)稀有和优势细菌亚群落存在大致相似的生物地理分布格局,且都具有显著的距离-衰减关系;表明稀有细菌的空间分布可能受到与优势细菌相似的生态机制驱动。3)稀有细菌在三个海湾内的共有种类较少 (仅占全部稀有OTUs的6.2%),而全部优势细菌共同存在于三个海湾;表明优势细菌的扩散能力强于稀有类群。4)环境选择和中性过程都显著影响稀有和优势细菌群落的空间分布,其中中性过程的影响稍大于环境选择。然而,稀有细菌亚群落变化的未解释比例很高 (91.1%),暗示三个海湾内稀有细菌的空间分布受到更为复杂的生态过程与机制影响。

该研究工作得到国家自然科学基金、国家海洋局公益项目、福建省自然科学基金和厦门大学中央高校基本科研业务费等项目的资助。论文第一作者是厦门大学硕士生莫媛媛,通讯作者是厦门大学海洋与地球学院张文静副教授和中国科学院城市环境研究所杨军研究员。

文章链接: https://www.nature.com/articles/s41396-018-0153-6

(文、图/莫媛媛)