西伯利亚西部森林-沼泽与森林-草原带湖泊中气候变化与生物安全威胁下的有壳变形虫差异研究

这篇研究通过显微观察和宏条形码（metabarcoding）技术，对比分析了西伯利亚西部森林-沼泽与森林-草原带湖泊中有壳变形虫（testate amoebae）群落的差异。研究发现，两种自然气候带湖泊中的有壳变形虫物种组成显著不同，并描述了一个新种Pseudodifflugia siemensmai sp. nov.。研究还揭示了潜在致病性有壳变形虫（如Rhogostoma和Fisculla属）在森林-草原带湖泊中更常见，强调了气候变化可能导致水生群落变化及生物安全威胁的增加。

　　

西伯利亚湖泊中有壳变形虫的生态差异与生物安全意义

ABSTRACT
淡水水体盐度和矿化度（mineralization）的升高是当前全球变暖背景下的重要生态问题，可能导致浮游生物物种组成的变化。有壳变形虫（testate amoebae）作为敏感的生物指示剂，能够对环境条件的微小变化作出响应。本研究通过显微观察和18S rRNA基因V4区宏条形码技术，对比分析了西伯利亚西部森林-沼泽和森林-草原带湖泊中浮游有壳变形虫的物种多样性。研究发现，两种自然气候带湖泊中的有壳变形虫群落存在显著差异，并描述了一个新种Pseudodifflugia siemensmai sp. nov.。此外，森林-草原带湖泊中潜在致病性有壳变形虫（如Rhogostoma和Fisculla属）的检出频率和序列读数（reads）数量更高，提示气候变化可能导致生物安全风险的增加。

INTRODUCTION
西伯利亚西部的水生生态系统是全球尺度研究的重要模型。该地区包含从北极沙漠到森林-草原的六种自然带，为评估全球变化背景下水生生态系统和群落的转变提供了理想场所。有壳变形虫因其对环境因子的高敏感性，成为重要的生物指示剂。然而，浮游有壳变形虫的研究远少于底栖、泥炭藓和土壤中的种类。本研究首次通过显微和分子方法，比较了不同气候带湖泊中有壳变形虫的群落差异，并探讨了其在生态问题和生物安全中的应用。

MATERIALS AND METHODS
研究区域覆盖西伯利亚西部的森林-沼泽和森林-草原带，共20个湖泊。采样于2022年6月进行，采集了湖泊的远岸带、沿岸带和水生植物覆盖区的浮游和底栖样本。环境参数（pH、盐度和总溶解固体）使用YSI EXO2多参数探头测定。显微观察使用Axio Observer 5和AxioScope A1显微镜，电子显微镜用于壳体的详细观察。DNA提取后，使用通用真核引物18S_EUK-565F和18S_EUK-1134R扩增V4区，并通过Illumina MiSeq平台测序。生物信息学分析采用DADA2流程，ASV（amplicon sequence variants）分类基于PR2数据库。

RESULTS
显微观察下的有壳变形虫多样性
共鉴定出40种有壳变形虫，分属于Amoebozoa、Cercozoa和Stramenopiles。森林-沼泽带湖泊中有10种特有物种，而森林-草原带湖泊中有17种特有物种。盐度较高的湖泊（如Solyonoe湖，11‰）中出现了典型的广盐性物种Campascus interstitialis。

新种描述
新种Pseudodifflugia siemensmai sp. nov.的壳体呈梨形，大小为18.4–26.8 × 14.2–18.9 μm，孔径4.7–5.9 μm。其形态与Pseudodifflugia microstoma相似，但体型更小，壳体结构独特。

宏条形码揭示的多样性
共获得20个有壳变形虫ASV，全部属于Cercozoa。森林-草原带湖泊的ASV检出频率和reads数量显著高于森林-沼泽带。潜在致病性属Rhogostoma和Fisculla仅在宏条形码数据中检出，其中Rhogostoma在12个湖泊中出现，Fisculla在2个湖泊中出现。

系统发育分析
ASV分属于Euglyphida、Trivalvulariida、Tectofilosida和Cryomonadida目。部分ASV与已知物种匹配度低，提示存在大量未描述的隐存多样性。

DISCUSSION
显微和分子方法在物种鉴定上各有优劣。显微观察能鉴定到种水平，但难以识别Cercozoa中的小型种类（如Rhogostoma和Fisculla）。通用真核引物对Amoebozoa有壳变形虫的检测效果不佳，但对Cercozoa效果良好。研究还发现，盐度和矿化度是影响有壳变形虫群落分布的关键因素，高盐度湖泊（如Solyonoe湖）的物种组成独特。

生物安全意义
Rhogostoma和Fisculla属可能携带致病性军团菌（Legionella），并导致鱼类鳃结节病（nodular gill disease）。这些类群在森林-草原带湖泊中更常见，可能与气候变暖导致的盐度升高有关。未来气候变化可能进一步增加这些病原体的分布风险。

结论
研究揭示了西伯利亚西部不同气候带湖泊中有壳变形虫群落的显著差异，并强调了宏条形码在检测潜在致病性物种中的重要性。气候变化可能导致高盐度湖泊中病原性有壳变形虫的增加，对水产养殖和公共健康构成威胁。