原生动物对水生植物附生细菌群落构建的隐秘调控机制及其湿地生态功能启示

针对湿地生态系统中附生微生物群落构建机制不清的问题，研究人员通过高通量测序和网络分析，揭示了原生动物通过捕食作用驱动Vallisneria natans附生细菌群落的扩散限制过程（贡献率75.0%），并证实细菌-原生动物互作网络（IDENs）的稳定性显著高于细菌共现网络（MENs）。该研究为湿地生物修复提供了跨域生物互作的理论依据。

　　

论文解读

湿地生态系统中，水生植物与附生微生物的协同作用是污染物降解和元素循环的核心驱动力。然而，附生细菌群落的组装机制长期存在争议：究竟是环境过滤等确定性过程主导，还是随机性过程更关键？更令人困惑的是，作为主要捕食者的原生动物如何影响这一过程，至今缺乏系统性研究。这一认知空白严重制约了湿地生态功能的精准调控。

山西大学的研究团队在《Global Ecology and Conservation》发表的研究中，以汾河玉古桥湿地两种典型水生植物Vallisneria natans（苦草）和Nymphaea tetragona（睡莲）为对象，结合16S rDNA V3-V4区和18S rRNA V9区高通量测序，通过中性模型（NCM）、零模型（null model）和跨域生态网络（IDENs）分析，首次揭示了原生动物通过"自上而下"的捕食压力调控附生细菌群落构建的隐秘机制。

关键技术方法
研究采集了24个样本（9个浮游细菌、9个苦草附生菌、6个睡莲附生菌），测定DO、COD等12项水质参数。使用iCAMP包计算βNTI（系统发育β多样性）和RC_bray（分类β多样性），划分5种组装过程；通过FAPROTAX预测54种功能通路；基于SparCC构建细菌-原生动物二分网络（IDENs），以连接密度和鲁棒性评估稳定性。

研究结果

3.1 多样性模式与驱动因素
苦草附生菌的OTU数量（1715±214.83）和Shannon指数（5.96±0.39）显著高于浮游菌群（547.78±185.54；4.18±0.58）。PCoA显示52.51%的变异源于微生境差异，其中原生动物群落组成（P-Composition）是苦草附生菌和浮游菌群的主要预测因子，而睡莲附生菌受DO影响更显著。

3.2 群落组装机制
中性模型解释苦草附生菌变异的65.9%，显著高于浮游菌群（53.2%）。零模型分析显示，苦草附生菌75.0%的变异由扩散限制主导，而睡莲附生菌（53.3%）和浮游菌群（54.2%）则受同质选择控制。PLS-PM路径分析证实，原生动物对浮游菌群|βNTI|的影响强度（路径系数0.42）是附生菌群的2.1倍。

3.3 网络稳定性
苦草附生菌的共现网络（MENs）连接密度达110.716，但引入原生动物后IDENs的负相关边比例提升至51.67%，鲁棒性提高至0.977。值得注意的是，顶复门（Apicomplexa）和纤毛虫（Ciliophora）在IDENs中占据核心节点，其介数中心性（BC）较MENs提高38.6%。

3.4 功能与组装关联
FAPROTAX分析发现，甲基营养（methylotrophy）和硝酸盐还原（nitrate reduction）等功能类群在附生菌中更丰富（p<0.01）。Spearman分析显示，这些功能类群相对丰度与|βNTI|呈显著负相关（R²=0.47-0.63），表明随机过程更利于功能特化类群的富集。

结论与意义
该研究突破性地揭示了原生动物通过双重机制调控湿地微生物群落：一方面通过捕食压力增强浮游菌群的环境选择（确定性过程），另一方面通过降低附生菌群网络复杂性提升稳定性。特别值得注意的是，苦草叶面致密生物膜创造的微环境使扩散限制成为附生菌群组装的主导力量，而功能特化类群（如甲基杆菌Methylosoma）的富集进一步强化了这一随机过程。这些发现为湿地修复提供了新思路——通过调控原生动物群落来优化微生物功能网络，比单纯改变水质参数可能更具生态效益。未来研究需进一步解析不同水文条件下原生动物-细菌互作的动态平衡机制。