泥炭藓(Sphagnum palustre)微生境中微生物组与代谢物的多样性及相关性分析

本研究针对泥炭藓(Sphagnum palustre)不同微生境中微生物组与代谢物关联机制不清的问题，通过宏基因组学和代谢组学技术，揭示了微生境而非地理因素是塑造微生物群落结构的主要驱动力，发现Proteobacteria和Ascomycota为优势菌群，鉴定出3,822种代谢物及353种差异代谢物，并揭示了微生物与代谢途径的显著相关性，为理解泥炭地碳氮循环及宿主-微生物互作提供了新见解。

　　

泥炭藓(Sphagnum)作为北半球泥炭地碳汇的关键贡献者，其独特的微生物共生系统长期被视为生态功能的核心。然而，微生物群落如何随宿主不同组织微环境变化，又如何影响次级代谢产物的合成，始终是悬而未决的科学难题。中国科学院成都生物研究所的杨晓晗、陈淮等团队在《BMC Plant Biology》发表的研究，首次系统解析了泥炭藓微生物组与代谢物的空间异质性及其生态关联。

研究采用16S/ITS rRNA测序和LC-MS/MS技术，对中国湖北四个地区的泥炭藓五个微生境（土壤、基部褐变部、茎、枝端、蒴果）样本进行分析，结合FAPROTAX功能预测和共现网络构建，揭示了微生物-代谢物的互作网络。

微生物组多样性受微生境驱动
α多样性分析显示，微生物丰富度从土壤到蒴果呈梯度下降（Shannon指数9.50→6.40），PCoA证实微生境解释41.8%的群落变异（p<0.001）。Proteobacteria在枝端占比达52.4%，而Acidobacteria在土壤中占18.4%，Ascomycota为优势真菌门。

功能代谢的微生境特异性
FAPROTAX分析表明，土壤中固氮菌相对丰度显著高于其他部位（p<0.001），而甲烷氧化活性在褐变部最高（与Methylocystis富集相关）。代谢组鉴定出1,829种注释代谢物，脂类（36.41%）和有机酸（16.29%）为主，差异代谢物富集于类胡萝卜素合成等通路。

微生物-代谢物关联网络
Methylocystis与枝端vs茎的差异代谢物呈正相关（p<0.05），而Granulicella与脂类代谢物负相关。共现网络显示茎部微生物互作最复杂（模块度>0.4），真菌网络则呈现相反趋势。

该研究证实微生境是泥炭藓微生物组构建的首要因素，揭示了从地下到地上生态位的代谢功能分工，为理解泥炭地碳封存机制提供了微生物学依据。发现的固氮菌与甲烷氧化菌的空间分布规律，可为湿地生态修复提供功能菌群筛选靶点。代谢物与微生物的关联图谱，则为宿主-共生体协同进化研究开辟了新视角。