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为探究微生物群落是否受季节降水和宿主植物干旱适应策略影响，研究人员以巴西热带草原（CRs）中 4 种不同干旱适应性的维罗兹属（Vellozia）植物为对象，通过 16S rRNA 基因测序和宏基因组测序，发现不同季节、植物部位微生物群落存在差异，该研究为理解植物 - 微生物关联提供依据。
在神秘的大自然中，植物与微生物之间存在着千丝万缕的联系。巴西的热带草原（campos rupestres，CRs）是一个神奇的地方，这里虽然面积不大，却孕育着约 15% 的巴西本土植物，其中 40% 为特有物种 。不过，这片区域的微生物群落却鲜为人知。
微生物群落的组成会受到多种因素影响，比如季节性降水和植物的表型特征。在不同生态系统中，微生物群落对季节性降水的响应各不相同。在温带森林、农业和水生生态系统中，微生物群落会随着季节降水发生变化；但在半干旱和沙漠草原，季节性降水却不一定会改变土壤微生物群落的丰富度、均匀度以及微生物的生物量和呼吸等属性。同时，不同植物物种的表型特征也在塑造细菌群落组成方面发挥着重要作用。
CRs 中的维罗兹科（Velloziaceae）植物是当地的优势被子植物家族，它们有着独特的干旱适应策略，包括脱水避免（dehydration avoidance）和耐干燥（desiccation tolerance）。然而，此前并没有研究关注这些地区微生物群落属性是否会对季节性降雨变化或宿主植物的不同干旱适应策略做出响应，尤其是在 CRs 地区，相关数据极度匮乏。为了填补这些知识空白，来自巴西多个研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《Scientific Data》上。
研究人员从位于巴西米纳斯吉拉斯州的塞拉达卡纳斯特拉国家公园（Serra da Canastra National Park）及附近私人区域，选取了两种耐干燥（DT）的维罗兹属植物（V. nivea L. B. Sm. & Ayensu 和 V. tubiflora (A. Rich.) Kunth）和两种脱水避免、不耐干燥（NDT）的维罗兹属植物（V. intermedia Seub. 和 V. peripherica Mello-Silva） 。在 2018 年 9 月至 2019 年 9 月期间，研究人员在旱季和雨季的不同时间节点，采集了植物不同部位（叶片、干叶鞘、气生根、地下根）以及相关土壤样本。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本处理方面，采集的植物样本先进行低温粉碎，再用试剂盒提取 DNA。之后，利用 16S rRNA 基因测序来分析微生物群落多样性，针对土壤样本还进行了鸟枪法宏基因组测序。在数据分析阶段，使用多种软件和工具对测序数据进行质量过滤、组装、注释以及差异分析等操作 。
研究人员通过 16S rRNA 基因测序对 374 个样本进行分析，共获得平均每个样本 503,325 条读数，并识别出 257,790 个独特的扩增子序列变体（amplicon sequence variants，ASVs），同时检测到 47 个已鉴定的原核生物门。结果显示，样本组间多样性明显，土壤的多样性最高，叶片的多样性最低。不同季节土壤和植物叶片的水分含量差异显著，旱季后期（LD）土壤水分含量比雨季后期（LR）低约 80 倍，DT 物种相关土壤在旱季的水分含量比 NDT 物种相关土壤低 3 - 7 倍，NDT 物种在各个季节都能维持较高的叶片水分含量，而 DT 物种在 LD 季节叶片水分含量显著下降 。
通过鸟枪法宏基因组测序，研究人员获得了土壤的功能评估数据。对 38 个土壤宏基因组样本分析发现，共识别出 478 条代谢途径、5,158 个 KEGG Orthology（KO）和 2,190 个酶类别 。对比发现，旱季和雨季之间有 82 条 MetaCyc 途径存在差异，与 DT 和 NDT 生存策略相关的群落之间有 63 条途径存在差异 。
这项研究首次探索了巴西 CRs 地区不同季节的微生物群落动态，明确了与维罗兹科植物不同干旱适应策略相关的微生物。研究成果为理解热带地区植物 - 微生物关联以及植物对季节性水分条件的适应机制提供了重要数据支持，有助于进一步揭示生态系统中生物之间的相互作用，也为后续相关研究的假设检验和跨研究比较奠定了基础。未来，基于这些研究成果，研究人员可以进一步深入探究微生物群落与植物干旱适应策略之间的内在联系，挖掘其中潜在的生态功能和应用价值。
