亚热带海草生态系统中真菌的区室特异性微生物群落及其生态功能解析

这篇研究通过多区室微生物组分析揭示了亚热带海草（Halophila ovalis）生态系统中真菌与原核生物的互作网络。研究发现，海草根和根茎组织中存在单一优势真菌Halophilomyces hongkongensis（Lulworthiaceae），并与富集的弧菌科（Vibrio）呈现跨界互惠关系。通过网络分析（SparCC）和稳健性评估，证实真菌在维持海草内组织微生物网络结构中起关键作用，为海洋植物-微生物共生机制提供了新见解。

　　

ABSTRACT
亚热带海草生态系统中，植物相关区室的微生物群落特征及其生态功能长期缺乏系统性研究。本研究以香港优势海草物种卵叶盐草（Halophila ovalis）为对象，通过ITS2和16S rRNA基因测序，首次全面解析了其根、根茎、叶片等8个区室的真菌与原核生物群落结构。结果显示，视觉健康的H. ovalis根/根茎组织中存在独特的单物种主导真菌谱——Lulworthiaceae科的Halophilomyces hongkongensis相对丰度高达81.96%-92.20%，暗示其可能与宿主建立共生关系。

INTRODUCTION
海草作为唯一完全沉水生长的海洋被子植物，其微生物组研究长期聚焦于原核生物（如固氮菌、硫氧化菌），而真菌的多样性和功能认知严重不足。本研究通过多季节采样（覆盖干湿两季），结合环境因子测量（pH、盐度、温度），系统比较了不同区室微生物群的差异。PERMANOVA分析表明，区室因素对原核群落的影响（r²=0.4868）显著高于真菌群落（r²=0.2419），这与陆生植物的微生物分布规律一致。

MATERIALS AND METHODS
样本采集自香港大屿山滩涂海草床，通过Illumina NovaSeq测序获得ITS2和16S rRNA V4区数据。采用嵌套PCR（ITS1F-ITS4→fITS7-ITS4）提高真菌检测灵敏度，使用SparCC算法构建微生物互作网络，并通过Z_i-P_i模型识别关键类群。

RESULTS

1. 区室特异性多样性：海草内组织（根、根茎、叶）的微生物α多样性显著低于周围环境（沉积物、叶面）。PCoA分析显示，不同区室微生物群落结构差异显著（ANOSIM P=0.001）。
2. 分类组成：根/根茎中H. hongkongensis占据绝对优势，而沉积物以Aphelidiomycota和Chytridiomycota为主。原核生物中，弧菌科（Vibrio）在根/根茎富集（相对丰度17.44%-42.06%），其4个OTU占该科总量的98.21%。
3. 网络特性：叶面和沉积物的微生物网络复杂度（节点数、边数）显著高于内组织。H. hongkongensis在所有区室中均作为关键类群（Keystone taxon），在根/根茎中作为模块枢纽（Module hub），在叶面/沉积物中作为网络枢纽（Network hub）。
4. 互作模式：H. hongkongensis与Vibrio spp.在海草内组织中呈现特异性正相关（相关系数最高达0.91），而在叶面则表现为负相关，暗示区室微环境驱动跨界互作差异。

DISCUSSION
本研究首次揭示Lulworthiaceae真菌在海草生态系统中的核心地位。H. hongkongensis的广谱定殖能力（从根茎到叶组织）及其与Vibrio的协同关系，可能通过代谢互补（如木质素降解与固氮）促进宿主适应缺氧沉积环境。网络稳健性分析表明，真菌节点缺失对海草内组织网络的破坏更显著，凸显其生态功能不可替代性。未来需通过宏基因组和培养组学进一步验证这些互作的生理机制。

结论
该研究为海草-真菌共生关系提供了首个多区室证据框架，推动了对海洋"全息生物体"（Holobiont）概念的认知，并为海草床保护与修复策略的制定奠定了微生物学基础。