突破传统认知：温带气候下土壤中Prototheca藻类的零星分布及其生态意义

这篇研究首次系统评估了温带气候区土壤中Prototheca藻类的分布特征，通过大规模采样（226份样本）结合分子鉴定技术（PCR-RFLP和cytb基因测序），发现其分离率仅为4.4%，且以Prototheca bovis为主。研究颠覆了该藻类在土壤中普遍存在的传统观点，揭示了高磷含量（>80 mg/kg）、碱性pH（7.3 vs 6.4）及人为活动（P=0.011）是其定植的关键因素，为理解该机会性病原体（如引发protothecosis）的生态适应性提供了新视角。

　　

ABSTRACT
Prototheca是一类无叶绿素的单细胞酵母样微藻，既是腐生生物，也是动物和人类机会性感染（protothecosis）的病原体。尽管早期研究认为其广泛分布于高湿度有机质环境，但本研究通过分子方法首次证实：在温带气候的天然土壤中，Prototheca仅以4.4%的极低分离率零星存在，且优势种为P. bovis（占46%）。这一发现直接挑战了持续四十年的“土壤普遍定植”范式。

IMPORTANCE
作为近四十年来首个针对Prototheca土壤生态的大规模研究，其意义在于：

1. 揭示了该藻类在非热带环境中的稀缺性（仅10/226样本阳性）；
2. 通过高灵敏度分子技术（如cytb基因测序）纠正了传统培养法的潜在偏差；
3. 为评估人兽共患风险（如经伤口或消化道感染）提供了关键生态数据。

INTRODUCTION
自1894年Krüger首次描述以来，Prototheca的已知生态位包括树木分泌物（如榆树黏液）、水稻田甚至石油污染土壤。1980年代的研究宣称其“无处不在”，但后续缺乏实证支持。近期在奶牛场环境（分离率9%-21%）和水体（14%）的研究暗示其分布可能具选择性，而土壤作为潜在重要储库尚未被系统评估。

MATERIALS AND METHODS
研究历时18个月（2021-2022），覆盖波兰83个地点：

• 采样策略：按东西（大陆性梯度）和南北（温度/生长期梯度）双剖面设计，侧重浅层地下水区；
• 理化分析：采用Egner-Riehm法测磷钾，Schachtschabel法测镁，Kjeldahl法测总氮；
• 藻类分离：使用专属培养基（PIM）富集后，通过SDA平板和显微镜形态学初筛；
• 分子鉴定：以线粒体cytb基因为标记，经PCR-RFLP（限制酶RsaI/TaiI）和测序确认，相似度≥98%定种。

RESULTS AND DISCUSSION
生态分布特性
阳性样本全部来自周期性淹水区（如河岸牧场），且与建筑物距离<300米（P=0.008）。Lublin省因富含铁氧化物（红色土壤占全国1%）贡献了50%阳性样本，暗示地质化学的潜在影响。

关键环境驱动因子

• 化学参数：阳性样本pH显著更高（7.3 vs 6.4，P=0.04），盐度（通过电导率换算）与藻存在强相关（P<0.001）；
• 营养竞争：盐度≥0.1% NaCl可能抑制细菌/真菌竞争，促进Prototheca生长；
• 人类活动：60%阳性位点与放牧或农用建筑相关，而施肥农田反呈阴性，提示有机质类型（非总量）更关键。

气候带争议
尽管温带土壤有机碳（SOC平均17.4 g/kg）高于热带，但Prototheca在后者更常见。作者提出假说：热带稳定的高湿度与铁氧化物（如泰国红壤）可能协同促进其定植，而波兰的周期性干旱构成限制。

方法论启示
培养法可能遗漏VBNC（存活非可培养）状态藻类，但分子检测同样支持低丰度结论。研究强调需结合宏基因组等新技术重新评估历史数据。

CONCLUSION
本研究以多维度证据表明：Prototheca在温带土壤中实属罕见，其生态偏好更接近“特化型”而非“泛化型”微生物。这一发现不仅修正了教科书观点，也为制定针对性防控策略（如高风险环境监测）奠定基础。未来研究需拓展至不同气候带及宿主-环境互作机制。