近日，厦门大学环境和生态学院黄邦钦教授研究团队对上升流中微生物组分布模式及其驱动机制研究取得新进展，相关成果以“Water masses and their associated temperature and cross-domain biotic factors co-shape upwelling microbial communities”为题，在Water Research期刊上发表。研究发现微生物群落组成与多样性具有明显的水团特异性，水团混合、跨界生物互作与温度共同塑造了微生物组空间分布模式，揭示随机过程对复杂的、受河口羽流影响的近岸上升流系统中群落的构建具有关键作用，指出在解析上升流系统中微生物群落构建与驱动因素时，将水团与生物因素纳入考虑的重要性。
图1：河口羽流-上升流航次观测站位与微生物多样性及群落组成
研究背景
河口羽流区与近岸上升流区是海-陆界面相互作用中最重要、最典型的两个区域。河口羽流-上升流耦合系统接受大量河流径流的同时，受海水涌升等物理过程的强烈影响，系统中微生物群落与环境因素之间关系尤为复杂。以往研究多关注非生物因素对原核类群的影响，对物理过程、生物因素与非生物因素如何相互作用，驱动河口羽流-上升流耦合系统中微生物组分布模式，知之甚少。
图2：微生物群落分布的驱动因素与构建机制（嵌入饼图示随机与决定过程的相对作用）
研究方法与结果
针对以上科学问题，团队的孙萍博士通过大面站走航与锋面区连续观测，利用基于小亚基核糖体转录本的高通量测序技术，较为系统地研究了南海北部粤东上升流系统中微生物群落分布及其驱动因素。发现西南季风期间，粤东上升流受珠江羽流影响，水团间相互作用导致了锋面区群落的积累与交换，而微生物群落在水团之间存在强烈扩散限制。
团队跟踪了不同水团的生物和非生物因子的变化，发现生物（特别是跨界生物互作）和温度在塑造微生物群落中发挥重要作用。进一步分析发现，温度和跨界生物因素对原生生物与细菌的贡献不同，相较于原生生物，细菌与温度及其它理化参数相关性较强，表明细菌与理化因子耦合性更强；跨界生物因素对原生生物的影响更大，可能反映了其对生物互作的高度依赖，但对非生物资源消耗的依赖程度较低。进一步利用零模型分析，发现随机过程是驱动河口羽流-上升流耦合系统微生物群落构建的主要过程，其中，决定性过程对上升流中群落的影响较大，表明珠江羽流入侵对耦合系统微生物群落产生更多随机影响。这项研究推进了我们对河口羽流-上升流耦合系统微生物群落分布、驱动因素与构建机制的认知。
图3： 微生物群落共现模式及其驱动因素
研究团队
厦门大学环境和生态学院孙萍副教授为本文第一作者和通讯作者，黄邦钦教授为共同通讯作者，硕士生王莹、黄欣，工程师王磊为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金（42130401，42141002，31772426，U1805241）资助。
论文来源：Ping Sun*, Ying Wang, Xin Huang, Bangqin Huang*, Lei Wang, Water masses and their associated temperature and cross-domain biotic factors co-shape upwelling microbial communities, Water Research, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135422002378?via%3Dihub