【Frontiers in Microbiology】高海拔地区演替梯度上土壤微生物网络结构的变化

拇指科研

土壤微生物群落调控着生态系统的功能，许多研究关注于微生物组成和多样性对环境梯度变化的响应，证实了许多生物和非生物因子对微生物群落的组成、结构和多样性的影响，如pH、盐碱度、气候、养分、植物多样性和功能性状等。然而，然而，人们对微生物类群之间的相互作用如何在整个景观中变化知之甚少。当前的研究利用微生物共线性模式来构建微生物间的网络和联系，然而，由于微生物的共性模式可以反映物种之间的相互作用（例如，捕食，促进，分解）和共享的环境生态位（由于对非生物条件的共同偏爱），这些方法还存在一定的限制。分层联合物种分布模型使我们能够解析环境变量的影响，从而更好地捕获自身的相互作用。以往的研究中，关于沿演替梯度的群落模式的绝大多数研究都集中在大型生物上，微生物群落的变化最近开始得到关注，微生物的组成在初次演替过程中发生了相当大且可预测的变化，如放线菌和固氮菌在演替初期占优势，而酸性菌和菌根类群则在后期居多。而细菌和真菌的功能多样性随着演替梯度的变化规律还不一致。研究表明，随着演替梯度变化，资源的数量和质量发生变化，大分子有机体的网络结构更加复杂，而这一结论可能也适用于微生物群落。

美国新奥尔良杜兰大学、生态与进化生物学系Emily Farrer#*和科罗拉多大学的Steven Schmidt等人在尼沃特岭的绿湖谷流域开展研究，他们选择了高海拔的高山生态系统（3610~3940米），探究不同演替阶段细菌、真菌和非真菌真核生物（小的真核生物和土壤微型动物）的物种间关系，利用分层贝叶斯联合分布模型来消除环境因子协变量对物种分布的影响。他们猜想随着演替梯度变化，物种多样性会增加，网络结构会更加复杂。

他们发现，大多数的分类群的多样性随演替序列而增加，而物种的网络结构在演替初期复杂性更大。随演替梯度变化，光合微生物与任何其他生物之间的相互作用变得不那么频繁，而植物或土壤微型动物与任何其他生物之间的相互作用在后期演替中更为丰富。

该项研究结果以“Soil Microbial Networks Shift Across a High-Elevation Successional Gradient”为题，于2019年12月发表在Frontiers in Microbiology上。（IF=4.019）

Alpine Microbial Observatory