宏基因组分析揭示印度洋微生物群落结构与氮获取策略

尽管印度洋是世界第三大洋，但在微生物多样性和生物地球化学功能研究方面，它仍是研究最少的区域之一。在发表于《Frontiers in Microbiology》的最新研究中，我们利用宏基因组学手段，调查了印度洋贫营养表层海水的微生物群落结构和氮获取机制。这项工作为理解低营养环境下微生物的适应性及氮循环提供了基础见解。

主要发现

• 变形菌门与蓝细菌门占据主导： 宏基因组分析显示，变形菌门（Proteobacteria）和蓝细菌门（Cyanobacteria）在群落中占据主导地位，分别平均占总序列的 37.85% 和 23.56%。原绿球藻属（Prochlorococcus）——海洋生态系统中的关键蓝细菌——在氮限制区域尤为丰富。

• 氮代谢与适应性： 考虑到印度洋溶解无机氮（DIN）水平较低，微生物群落依靠多种策略获取氮源。研究鉴定出多种氮同化途径，包括脲酶、谷氨酸脱氢酶和氨转运蛋白基因，这些基因有助于微生物摄取氮以维持生存。 有趣的是，虽然原绿球藻能高效利用氨和有机氮源，但其体内缺失了硝酸盐同化和固氮作用的关键基因，凸显了其对贫营养条件的独特适应。

• 微生物分布的环境驱动因素： 利用冗余分析（RDA），我们发现温度、磷酸盐、硅酸盐和 pH 值是塑造印度洋微生物分布最显著的环境因素，而非无机氮的可获得性。这些发现强调了微生物如何通过功能冗余和代谢可塑性来适应资源限制。

研究感悟

该项目是 XinLab 持续开展的环境基因组学研究的一部分，由王雅钰（Yayu Wang）主导，她长期专注于环境微生物学，特别是土壤微生物群落的研究。本项研究是我们与厦门大学王大志教授团队合作完成的，旨在共同探索海洋生态系统的微生物多样性。

我仍然记得促成这项研究的最初讨论——在团队之间建立合作并对齐研究兴趣。印度洋微生物组的复杂性、大规模测序的挑战以及微生物氮代谢的错综复杂，使这个项目极具挑战性且充满智慧的碰撞。除了本次发表的成果外，我们的研究正在向更广阔的环境微生物组领域扩展，包括土壤和淡水生态系统。

研究全文可通过 Frontiers in Microbiology 在线访问。