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【编辑推荐】为探究马尔代夫珊瑚微生物组多样性，研究人员对 4 个环礁不同形态珊瑚及海水样本开展微生物组分析，基于 16S rRNA 基因和 ITS2 区域 metabarcoding 技术，发现珊瑚细菌群落多样性主要受形态类型影响，优势菌为变形菌门等，共生藻以 Cladocopium 和 Durusdinium 为主。该研究为珊瑚健康监测提供新视角。
珊瑚礁作为海洋生态系统的 “热带雨林”，正面临全球变暖、海水酸化等多重威胁。马尔代夫拥有占全球 3% 的珊瑚礁，但其珊瑚微生物组的多样性与结构一直未被系统解析。珊瑚与其相关微生物（包括细菌、内共生藻类等）组成的珊瑚全息生物（coral holobiont）对珊瑚健康至关重要，微生物群落的变化可能直接反映珊瑚的生理状态和环境适应能力。然而，此前研究对马尔代夫珊瑚微生物组的组成、分布及影响因素知之甚少，尤其是不同珊瑚形态类型（如鹿角珊瑚、 Pocillopora、Porites 等）与微生物群落的关联尚不明确。因此，解析该区域珊瑚微生物组的结构特征，对于理解珊瑚礁生态系统的稳定性和应对气候变化具有重要科学意义。
意大利热那亚大学（University of Genoa）和国家生物多样性未来中心（National Biodiversity Future Center, NBFC）的研究团队，于 2022 年 5 月对马尔代夫阿里、北马累、南马累和拉斯杜环礁的珊瑚礁进行科学考察，采集了包括硬珊瑚（Acropora、Pocillopora、Porites、Fungia）和柳珊瑚（Annella、Ellisella）在内的 26 个样本，以及 9 份表层海水样本。通过高通量测序技术，对细菌的 16S rRNA 基因 V4–V5 可变区和微藻内共生体的 ITS2 rRNA 区域进行 metabarcoding 分析，结合生物信息学手段，揭示了珊瑚微生物组的多样性、组成及影响因素。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究采用的主要技术方法包括：（1）样本采集：在不同环礁的海洋暴露礁和泻湖礁区，于 3–40 米深度采集健康珊瑚碎片，海水样本通过 eDNA 泵采集并过滤保存；（2）DNA 提取：使用 DNeasy PowerSoil Pro 和 PowerWater 试剂盒分别提取珊瑚和海水样本的 DNA；（3）PCR 扩增与测序：针对 16S rRNA 和 ITS2 区域设计引物（如 515F/926R、SYM_VAR_5.8S2/SYM_VAR_REV），构建 Illumina 测序文库并进行双端测序；（4）生物信息学分析：利用 QIIME 2 和 R 语言环境进行序列质控、ASV（扩增子序列变体）聚类、物种注释及多样性统计，通过 PERMANOVA 检验不同因素对微生物群落的影响。
细菌群落组成与多样性
珊瑚 - associated 细菌群落表现出显著的形态类型特异性。变形菌门（Proteobacteria，20–60%）、厚壁菌门（Bacillota，5–10%）和浮霉菌门（Planctomycetota，0.5–30%）为优势菌门。不同珊瑚属的细菌组成差异显著：鹿角珊瑚（Acropora）中假单胞菌（Pseudomonas）、慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）和聚球藻（Synechococcus）占主导； Pocillopora 中埃普利菌（Epulopiscium）和聚球藻丰度较高；Porites 中内共生菌属（Endozoicomonas）在部分样本中富集（如 5C 和 21C 样本分别达 7.7% 和 22%）。PERMANOVA 分析显示，珊瑚形态类型是影响细菌群落结构的主要因素（p<0.05），而地理位置和深度的影响不显著。核心微生物组分析鉴定出 10 个共有的细菌属，包括聚球藻、假单胞菌、弯曲杆菌（Curvibacter）和鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas），这些属在所有样本中普遍存在，可能对珊瑚健康起基础作用。
海水细菌群落与珊瑚群落差异显著，主要由变形菌门（28–57%）、拟杆菌门（Bacteroidota，19–31%）和蓝藻门（Cyanobacteriota，3–5%）组成，优势属包括 SAR11、SAR86 和黄杆菌（Flavobacteriaceae）。PCoA 分析显示，珊瑚与海水样本的细菌群落在组成上明显分离，表明珊瑚宿主对微生物具有选择性招募作用。功能预测表明，珊瑚微生物群落的代谢通路更复杂，与宿主的互作功能（如营养循环、免疫调节）更为丰富。
内共生藻类（Symbiodiniaceae）群落特征
基于 ITS2 区域分析，珊瑚内共生藻主要为 Cladocopium（原 C 分支）和 Durusdinium（原 D 分支），合计占比超过 90%。不同珊瑚属具有独特的共生藻变体类型：鹿角珊瑚中 C3z、C115、D1 和 D1a 变体为主； Pocillopora 以 C1h、C1m、C63a 为主；Porites 则富集 C15 系列变体。值得注意的是，拉斯杜环礁的鹿角珊瑚样本中 Cladocopium 几乎缺失（<1%），主要由 Durusdinium 组成，这可能与该区域高潮汐导致的周期性干燥胁迫有关。PERMANOVA 分析显示，珊瑚形态类型是内共生藻群落差异的主要驱动因素（p<0.05），而在鹿角珊瑚内部，不同环礁的共生藻组成存在显著差异（p<0.05），暗示地理环境对共生藻分布的影响。
研究结论与意义
本研究首次系统揭示了马尔代夫珊瑚微生物组的组成与分布规律，证实珊瑚形态类型是决定细菌和内共生藻群落结构的关键因素，而地理距离和深度的影响相对较小。优势菌门变形菌门和厚壁菌门，以及共生藻 Cladocopium 和 Durusdinium 的宿主特异性，为珊瑚健康监测提供了潜在生物标志物。例如，内共生菌属 Endozoicomonas 的丰度与珊瑚健康状态呈正相关，其动态变化可作为珊瑚应激的预警指标；Durusdinium 的热耐受性较强，其在特定区域的富集可能反映珊瑚对高温胁迫的适应策略。
研究结果为理解珊瑚全息生物的生态功能提供了新视角，有助于建立马尔代夫珊瑚礁的长期监测体系，预测环境变化对珊瑚礁的影响。未来可进一步结合长期环境数据，解析微生物组与珊瑚抗逆性的关联，为珊瑚礁保护和修复策略的制定提供科学依据。
