大西洋中脊圣彼得与圣保罗群岛未开发真菌多样性：极端环境下的微生物适应与生物技术潜力

本研究首次采用培养组学(culturomics)和宏条形码(metabarcoding)技术，系统揭示了大西洋中脊圣彼得与圣保罗群岛(SPSPA)极端环境下的真菌群落特征。研究人员从10个位点采集30份样本，鉴定出204株真菌(45株可能为新种)，发现子囊菌门(Ascomycota)占主导(90.7%)，曲霉属(Aspergillus)、假丝酵母属(Candida)和霍塔菌属(Hortaea)为优势类群。该研究为极端环境微生物资源开发奠定基础，对理解生物适应机制及发掘新型生物活性物质具有重要意义。

　　

在浩瀚的大西洋赤道海域，坐落着由火山岩构成的圣彼得与圣保罗群岛(SPSPA)——这片仅有0.015平方公里的弹丸之地，却因极端的环境条件成为科学家眼中的"天然实验室"。终年30°C的高温、强烈的紫外线辐射、高盐度以及贫瘠的养分，构成了生命存活的严苛挑战。尽管已有研究记录了该区域的鸟类、鱼类和细菌多样性，但占据生态系统关键地位的真菌群落，却始终是未被探索的"暗物质"。

正是这一空白，促使巴西国家科学技术发展委员会(CNPq)支持的研究团队展开了这项开创性工作。研究人员采用培养组学和宏条形码双管齐下的策略，首次绘制出SPSPA真菌多样性图谱。相关成果发表在《Fungal Ecology》期刊，不仅揭示了极端环境下的微生物适应机制，更发掘出大量具有生物技术潜力的新资源。

研究团队在15天的考察中，从10个不同位点系统采集了土壤、水体、鸟粪(褐鲣鸟Sula leucogaster、黑燕鸥Anous minutus等)、藻类以及蟹(Grapsus grapsus)和鱼(Abudefduf saxatilis)残体等30份样本。通过五种培养基(SAB、BDA、RBA、OA和BHI)分离培养，结合ITS(Internal Transcribed Spacer)区测序鉴定，同时选取3份土壤样本进行高通量测序分析。

Expedition and physicochemical characteristics of the study sites

考察期间记录的环境参数显示，采样点具有典型极端特征：pH值波动显著(6.5-9.1)，紫外线指数持续高于11，盐度梯度变化明显。这种环境异质性为微生物分化提供了独特的选择压力。

Culturomics-based fungal diversity analyses

培养组学获得313株微生物，其中204株真菌经鉴定归属4门31属。子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势(90.7%)，优势属为Aspergillus(14.7%)、Candida(13.7%)和Hortaea(13.2%)。特别值得注意的是，22%的菌株(45株)在系统发育分析中呈现独立分支，暗示可能是适应极端环境的新物种。

Metabarcoding results

宏条形码检测到422个扩增子序列变异(ASVs)，同样以子囊菌门为主(78.3%)，但物种组成与培养结果存在显著差异，印证了两种方法的互补性。其中Cladosporium、Aureobasidium等嗜盐菌株的高丰度，直接反映了环境选择压力。

Discussion

研究揭示了SPSPA真菌群落的三大特征：1) 新物种比例远超常规环境，印证了"极端环境驱动物种分化"的假说；2) 优势菌株普遍具有多重抗逆机制，如Hortaea werneckii(已知最耐盐真核生物之一)的高频出现；3) 鸟类活动显著影响微生物分布，如鸟粪样本中Candida的富集。这些发现为理解岛屿生物地理学提供了微生物尺度的证据。

Conclusion

该研究不仅填补了大西洋中脊关键节点真菌多样性数据的空白，其方法论创新——培养组学与宏条形码的协同应用，更为极端环境微生物研究树立了新范式。发现的45个潜在新种和特殊代谢特征菌株，为开发新型酶制剂、抗氧化剂和渗透保护剂等生物技术产品提供了宝贵资源库。随着气候变化加剧，这类基线数据将成为监测岛屿生态系统演变的重要参照。