Fungi 在红树林沉积物中 “穿针引线”：介导跨域互作，助力生态探秘

《Environmental Microbiome》：Fungi promote cross-domain interactions even in deep anoxic mangrove sediments

为探究真菌群落对红树林沉积物微生物组的影响，新加坡国立大学等机构的研究人员通过对 10 个 1 米深的沉积物岩芯进行分析，发现真菌在介导跨域互作中起关键作用，这一结果有助于理解红树林微生物群落的功能，为深入研究微生物生态提供了新视角。

　　在神秘的红树林生态系统中，红树林沉积物宛如一座微生物的 “大宝藏”，其中的微生物群落对整个红树林生态系统的运转起着至关重要的作用。真菌作为其中的重要成员，在沉积物系统里扮演着关键角色。然而，以往对于真菌在红树林沉积物，尤其是深层沉积物中的作用，缺乏全面的跨域特征研究，就像在黑暗中摸索，看不清真菌的真正 “面目”。为了深入了解真菌在沉积物不同深度的作用，解开红树林微生物生态的谜题，新加坡国立大学（National University of Singapore）和耶鲁 - 新加坡国立学院（Yale-NUS College）等机构的研究人员开展了一项意义重大的研究。该研究成果发表在《Environmental Microbiome》杂志上，为我们打开了一扇了解红树林微生物世界的新窗户。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展这项研究。首先，他们从新加坡的三个红树林地点采集了 10 个深度达 1 米的沉积物岩芯样本（sediment cores），在每个岩芯的 10 cm 深度间隔处收集样本。接着，利用基于扩增子的代谢条形码（amplicon-based metabarcoding）方法，针对原核生物的 16S rRNA 和真菌的 ITS 区域进行分析，全面表征不同深度的微生物群落。同时，测量沉积物的理化性质，构建共现网络（co-occurrence networks）以评估真菌在微生物群落中的作用。

研究结果如下：

1. 微生物 α 多样性沿沉积物深度的变化：随着沉积物深度增加，古菌的香农多样性指数（Shannon diversity）显著增加，丰富度也显著上升，但均匀度明显下降；细菌的香农多样性、丰富度和均匀度在不同深度和地点间无显著差异；真菌的香农多样性指数和丰富度随深度增加而显著降低，均匀度则显著增加123。
2. 微生物 β 多样性沿沉积物深度的变化：主成分分析（PCA）和置换多元方差分析（PERMANOVA）表明，古菌和细菌群落组成在不同沉积物深度存在显著差异，可分为表层（10 - 30 cm）、次表层（40 - 60 cm）和深层（70 - 100 cm）三个分层；而真菌群落组成在不同深度虽有微弱但显著的差异，不过各深度间的群落相似性较高456。
3. 不同沉积物层中差异丰富的分类群：通过 Corncob 分析，发现不同深度的古菌和细菌类群存在差异，如表层有更多的 Methanosarcinia 和 Nitrososphaeria 等古菌类群，深层则以 Hadarchaeia 和 Bathyarchaeia 为主；细菌方面，表层有氧或专性需氧细菌较多，而深层则是厌氧细菌更为丰富。但未发现不同深度间有差异丰富的真菌类群789。
4. 沉积物理化性质与微生物群落的关系：线性混合效应模型显示，沉积物 pH 与深度呈强负相关，磷、平均粒径与深度也呈负相关，硫和碳与深度呈正相关，氮与深度无显著差异。距离冗余分析（db - RDA）表明，细菌和古菌的 β 多样性与多种沉积物性质显著相关，真菌 β 多样性则与沉积物粒径、磷、氮和 pH 显著相关1011。
5. 跨域网络和中心性度量：构建的跨域网络显示，跨域相互作用在所有网络中占比很大，且随深度增加。真菌节点在表层和次表层的多个中心性度量指标中最高，在深层虽部分指标降低，但中介中心性（betweenness centrality）仍最高，表明真菌在维持网络拓扑结构中起关键作用。此外，网络中还发现了一些真菌网络枢纽（network hubs），进一步证实了真菌的重要性121314。

研究结论和讨论部分指出，该研究明确了真菌群落通过介导跨域互作在红树林沉积物微生物群落中发挥核心作用，即便在深层缺氧环境中也是如此。真菌在维持微生物网络拓扑结构方面至关重要，其作为关键物种，促进了不同微生物群体间的相互作用。同时，研究还揭示了古菌在深层沉积物中的高度活性，以及细菌在生态功能中的主导地位。这一研究成果为深入理解红树林微生物群落的组成、功能及其生态意义提供了重要依据，强调了将不同微生物群体视为一个整体来研究的重要性，为后续研究指明了方向，比如可以进一步探究已鉴定出的关键真菌成员的作用机制，以及纳入病毒等其他微生物群体进行更全面的研究 。