营养状态与浮游植物组成共同塑造湖泊真菌浮游生物多样性：基于369个加拿大湖泊的宏条形码研究

本研究针对湖泊营养状态对真菌浮游生物（mycoplankton）多样性影响机制不清的问题，通过加拿大湖泊脉冲网络对369个湖泊进行标准化采样，结合18S rRNA基因宏条形码技术，首次在大陆尺度揭示总磷（TP）浓度梯度（2-2500 μg/L）下真菌群落变化规律。结果表明：真菌多样性沿营养梯度下降约15%，壶菌门（Chytridiomycota）为优势类群；浮游植物群落而非理化参数是真菌群落的主要驱动因子，证实了真菌与藻类宿主/基质的生态联系。该研究为淡水生态系统微生物互作提供了重要理论依据。

　　

水生真菌作为有机质分解和营养循环的关键参与者，在淡水生态系统中扮演着重要角色。然而，相较于陆生真菌，淡水真菌的研究长期被忽视，尤其是湖泊浮游真菌（mycoplankton）在不同营养条件下的多样性变化规律及其驱动机制仍不明确。以往研究多局限于单个或少数湖泊，缺乏大规模系统性调查。随着气候变化和人类活动加剧，淡水生态系统面临比海洋和陆地更严峻的生物多样性丧失风险，因此亟需厘清真菌浮游生物对环境压力的响应模式。

为此，由加拿大湖沼脉冲网络（NSERC Canadian Lake Pulse Network）主导的研究团队开展了迄今最大规模的湖泊真菌多样性调查，研究成果发表于《Fungal Ecology》。该研究基于369个加拿大湖泊的表层水体样本，采用18S rRNA基因宏条形码技术（metabarcoding），分析了从超贫营养到超富营养（总磷TP浓度2-2500 μg/L）梯度下的真菌和类真菌生物（straminipilous fungi）群落特征。

研究采用标准化采样流程：使用集成管式采样器采集表层至2米深水样，经100 μm滤网预过滤后，用0.22 μm聚偏氟乙烯膜过滤收集微生物。DNA提取采用DNeasy PowerWater试剂盒，并增加RNase A处理步骤。使用引物960F/NSR1438扩增18S rRNA基因V7区（约265 bp），通过Illumina MiSeq平台进行测序。序列处理采用DADA2流程获得扩增子序列变异（ASVs），并使用PR2数据库（v5.0.0）进行分类注释。统计分析包括基于Bray-Curtis距离的PERMANOVA、广义加性模型（GAMs）和协同惯性分析（CoIA）等方法。

3.1. 湖泊环境特征

369个湖泊覆盖了加拿大12个陆地生态区，总磷（TP）浓度跨度达三个数量级（2-2500 μg/L）。随着营养状态升高，叶绿素a（Chl-a）、总氮（TN）和溶解性有机碳（DOC）浓度显著增加，而TN:TP比值降低表明高营养湖泊更易受氮限制。流域内农业和牧草地比例随营养状态上升而增加，超富营养湖中农业用地占比达30%。

3.2. 真菌与类真菌生物多样性

从1500万条序列中鉴定出2195个真菌和类真菌ASVs，其中壶菌门（Chytridiomycota）占主导地位（占序列总数42.7%），其次为双核菌门（Dikarya，12.5%）和卵菌门（Oomycota，11.6%）。约50%的ASVs被归类为水生或部分水生类群（mycoplankton），其中99.6%的游动孢子真菌（zoosporic fungi）为严格水生类群。

3.3. 沿营养梯度的分布规律

壶菌门 taxa在各类湖泊中广泛分布，而双核菌门更倾向于低营养湖泊。仅有5个ASVs存在于超过50%的湖泊中，包括卵菌门的 Saprolegniales（86%湖泊）、Labyrinthulomycetes类的 Thraustochytriaceae（71%），以及子囊菌门的 Phaeosphaeria avenaria（61%）。

3.4. 营养状态对多样性的影响

真菌丰富度和香农多样性沿营养梯度显著下降，超富营养湖的丰富度比寡营养湖降低约21%。广义加性模型表明总磷（TP）、水面温度和最大湖深对多样性有负效应，而湖泊面积呈正效应。流域内牧草地比例与多样性正相关，但离子浓度（PC1-Ions）升高会导致多样性下降。

3.5. 群落结构的驱动因素

PERMANOVA分析显示营养状态仅解释群落变异的3%，但寡营养与超富营养湖间群落差异最大。协同惯性分析（CoIA）揭示真菌群落与浮游植物群落的关联（RV=0.597）强于与环境变量的关联（RV=0.284）。pH、离子浓度和温度是主要环境驱动因子，而壶菌门 taxa与特定藻类类群（如 Chrysophyceae 或 Chlorophyta/Cryptophyta）呈现特异性关联。

3.6. 真菌-浮游植物的共结构

11个核心ASVs（主要为壶菌门）共同解释了环境变量和浮游植物对真菌群落的影响。其中4个 Rhizophydiales 类ASVs分别与富营养湖（绿藻/隐藻主导）和寡营养湖（金藻主导）显著相关，证实了真菌对宿主藻类的特异性依赖。

本研究首次在大陆尺度证实了湖泊营养状态通过直接（理化参数）和间接（浮游植物群落）途径共同塑造真菌浮游生物多样性。壶菌门作为关键功能类群，其群落变化与藻类组成密切关联，凸显了真菌-藻类互作在生态系统过程中的重要性。随着气候变暖和富营养化加剧，真菌多样性的下降可能影响有机质降解和营养循环功能。该研究为淡水微生物生态学提供了里程碑式的数据集，并强调了将真菌群落纳入湖泊生物监测指标体系的必要性。