南海浮游细菌与三种粒径原生生物的多样性及群落构建对比模式揭示细胞尺寸与营养模式的生态驱动机制

本研究通过16S/18S rRNA高通量测序，首次系统解析了南海透光带浮游细菌（0.2-2 μm）与三种粒径原生生物（pico-0.2-2 μm、nano-2-20 μm、micro-20-200 μm）的群落构建机制，发现寄生性pico-原生生物（40% ASVs）与混合营养型nano/micro-原生生物的显著分层现象，验证了细胞尺寸通过影响生态位宽度（niche breadth）和被动扩散能力驱动群落组装，为理解全球变化下海洋微生物食物网响应提供新视角。

　　

环境参数与采样策略

南海作为全球第二大边缘海，其夏季寡营养水体呈现显著的分层特征。研究在18个站点采集了透光带三个水层样品：表层（5 m）、次表层（75-90 m）和真光层底部（200 m）。CTD数据显示表层高温低营养，次表层富含NO₂-N/NH₄-N，而200 m层NO₃-N/PO₄-P/SiO₄-Si浓度最高。流式细胞术揭示次表层光合生物（如原绿球藻Pro、聚球藻Syn）丰度峰值，而异养细菌（HB）丰度随深度递减。

微生物群落组成与营养模式

通过分级过滤和DNA测序，研究发现：

1. 细菌群落以变形菌门（Proteobacteria，66%）为主，α-变形菌在表层占优（39%），δ-变形菌在深层增加至23%。
2. 原生生物呈现粒径依赖性分布：
   • Pico-原生生物（0.2-2 μm）中寄生类群（如Syndiniales）占55%，200 m层共生体比例升至42%；
   • Nano-原生生物（2-20 μm）以混合营养型Dinophyceae（55%）为主导；
   • Micro-原生生物（20-200 μm）组成异质性高，Dinophyceae（50%±21%）与放射虫（Polycystinea）占比波动显著。

α/β多样性模式

Pico-原生生物具有最高Shannon指数（P<0.05），而微生物群落的β多样性差异随粒径增大而减弱。Bray-Curtis相异度分析显示，细菌群落的垂直分层最显著（PERMANOVA R²>0.3），而micro-原生生物层间差异不显著（P_adjusted>0.01）。

环境驱动与生态过程

1. 关键因子：表层和200 m层群落受温度/盐度主导，次表层则受NO₂-N/NH₄-N和光合生物（如PNF）影响。
2. 生态位宽度：细菌最宽（9.17），micro-原生生物最窄（5.04），符合"尺寸可塑性"假说但未导致确定性过程增强。
3. 群落构建：iCAMP分析显示随机过程（漂变53-86.5%）主导所有群落，但nano-原生生物中同质选择（18-27.7%）贡献最高，可能与混合营养型类群的高适应性有关。

科学意义与未解之谜

研究挑战了传统"尺寸-扩散"假说，揭示：

• 寄生性pico-原生生物通过宿主死亡-孢子释放策略实现广域分布；
• Nano-混合营养型类群通过"摄食-光合"双策略增强竞争优势；
• 微生物粒径谱与营养模式的耦合效应，将为预测全球变暖下的碳输出路径提供新框架。

未解问题包括：病毒裂解对pico-寄生体的调控机制，以及mixotrophs在跨尺度营养耦合中的定量贡献。