南极利文斯顿岛拜尔斯半岛植物根际与土壤宏基因组及宏基因组组装基因组研究

来自智利的研究团队针对南极洲两种维管植物（Colobanthus quitensis和Deschampsia antarctica）的根际微生物组展开研究，通过52个宏基因组和1,484个宏基因组组装基因组（MAGs）揭示了土壤-植物互作机制。研究发现优势菌群为变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteriota），并构建了高质量微生物资源库，为极端环境微生物适应性研究提供重要数据支撑。

　　

在南极洲利文斯顿岛拜尔斯半岛（62°S）的极端环境中，两种开花植物Colobanthus quitensis和Deschampsia antarctica与微生物建立了精妙的共生关系。科研团队采集了裸露土壤和植物根系样本，通过Illumina NovaSeq 6000测序获得33亿条原始读长，经fastp质控后保留25亿条高质量数据。

研究采用创新性的聚类分析策略，先通过MASH距离和Hopkins统计量将样本分为4个集群，再分别使用MEGAHIT和SPAdes进行共组装。通过VAMB、CONCOCT和MetaBAT2等工具获得1,484个宏基因组组装基因组（MAGs），其中292个达到高质量标准（完整度>90%，污染度<5%）。

令人惊叹的是，这些南极微生物以变形菌门（Proteobacteria, 38.8%）和放线菌门（Actinobacteriota, 14.8%）为主导，伯克霍尔德菌科（Burkholderiaceae, 11.9%）和几丁质噬菌科（Chitinophagaceae, 8.4%）尤为活跃。研究不仅揭示了根际微生物从土壤种库的定向招募现象，更发现植物可能通过功能选择而非谱系选择来塑造微生物群落——这一发现为理解极端环境生物互作提供了新视角。

样本处理全程在二级生物安全柜（BSC-class II）中完成，采用Qiagen QIAmp PowerFecal试剂盒提取DNA。CoverM分析显示，这些适应严寒的微生物可能通过特殊的代谢通路维持生命活动，其基因组资源已公开共享，为后续极端环境微生物研究奠定了重要基础。