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为解决波喜荡草(Posidonia oceanica)草甸衰退问题,研究人员开展了对其根际促生菌(PGPRs)的研究。通过分析,揭示了根际细菌群落组成,筛选出有潜力的促生菌株。这为波喜荡草保育提供了新方向。
在广袤的地中海海域,波喜荡草(Posidonia oceanica)海草草甸宛如一片神秘的水下森林,发挥着至关重要的生态和社会经济作用。它不仅是众多鱼类和海洋生物的 “育儿所”,为它们提供安全的栖息和繁殖场所,还在营养物质循环中扮演关键角色,稳定着沿海沉积物,并且在长期碳储存方面贡献卓越,宛如海洋生态系统的 “稳定器”。
然而,近年来这片海草草甸却面临着严峻的生存危机。由于工业污染、水体富营养化以及机械干扰等人类活动的影响,再加上一些自然因素,波喜荡草在各个地中海国家都呈现出急剧衰退的态势。据相关研究表明,在过去的 50 年里,海草草甸面积竟缩减了约 34%。传统的通过移植被锚或风暴连根拔起的漂流插条来进行恢复的方法,虽然在某些情况下移植根茎片段的存活率可达 80%,但这种方法存在明显的局限性,不仅耗时久、成本高,而且在面对大规模破坏时效率极低。
为了寻找更有效的波喜荡草保育和恢复方法,来自国外的研究人员开展了一项极具意义的研究。研究成果发表在《Aquatic Botany》杂志上。这项研究聚焦于波喜荡草根际促生菌(plant growth - promoting rhizobacteria,PGPRs),试图探索这些微生物在海草草甸恢复中所蕴含的巨大潜力。
研究人员采用了多种关键技术方法。其中,16S rRNA 基因扩增子测序(NGS)技术用于分析波喜荡草根际和邻近侵蚀间隙(视为块状沉积物)的细菌群落组成,以此来揭示不同环境下微生物群落的差异。同时,通过在海洋琼脂培养基上进行细菌分离培养,对分离出的菌株进行纯化和鉴定。
在研究结果方面,通过 16S rRNA 基因扩增子测序的元分类学分析发现,在采自突尼斯莫纳斯提尔北部海岸的波喜荡草根际样本中,不动杆菌属(Acinetobacter,占 36.7%)、盐脱硫弧菌属(Halodesulfovibrio,占 38%)、弧菌属(Vibrio,占 9%)、乳杆菌属(Lactobacillus,占 1.3%)、弓形杆菌属(Arcobacter,占 3%)和脱硫霍氏菌属(Desulforhopalus,占 1%)的细菌占据主导地位。与根际样本相比,邻近侵蚀间隙的块状沉积物中生物多样性明显降低,盐脱硫弧菌属、厌氧弧菌属(Anaerovorax)、厌氧绳菌属(Anaerotignum)和海单胞菌属(Marinomonas)的代表菌种消失,弧菌属、弓形杆菌属和脱硫霍氏菌属的丰度也有所下降。
通过在海洋琼脂培养基上的分离培养,研究人员成功纯化出 42 株细菌,这些菌株分属于弧菌属、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、交替单胞菌属(Alteromonas)、伯曼氏菌属(Bermanella)、海单胞菌属和海神单胞菌属(Tritonibacter),还发现了一种与绿色弧菌(V. viridaestus)密切相关的新物种。研究人员进一步评估了这些细菌产生氰化氢(HCN)、氨(NH3)、吲哚 - 3 - 乙酸(IAA)以及酯酶、淀粉酶、蛋白酶、琼脂酶和纤维素酶等酶的能力。最终确定了汐崎假交替单胞菌(Pseudoalteromonas shioyasakiensis)PRL9 和 PRL10、阿布罗尔霍斯交替单胞菌(Alteromonas abrolhosensis)PRA3 以及水生海单胞菌(Marinomonas aquiplantarum)PR10 为最具促进植物生长潜力的菌株。
在研究结论和讨论部分,此次研究明确了所研究的海草草甸受到城市和工业排放的显著影响,这主要导致了生物多样性的下降以及侵蚀间隙沉积物中非本地物种的扩张。而在根际区域,入侵物种(如乳杆菌属、阿克曼氏菌属(Akkermansia)和双歧杆菌属(Bifidobacterium))的丰度明显较低,这表明本地物种通过竞争性微生物排斥作用对入侵具有一定的抵抗力。同时,研究筛选出的具有促生潜力的菌株,为后续开发用于波喜荡草恢复的生物肥料提供了重要的候选菌株,有望为波喜荡草海草草甸的保育和恢复开辟新的途径,在海洋生态保护领域具有重要的意义。