夏威夷Honoli?i海域Porites lobata珊瑚表面黏液层微生物组多样性受沉积物暴露影响的研究

这篇研究揭示了急性沉积事件对夏威夷Honoli?i海域Porites lobata珊瑚表面黏液层（SML）微生物组的显著影响。通过16S rRNA基因测序分析沉积前、中、后三个时期的微生物群落，发现沉积导致微生物多样性显著下降，并鉴定出206个与沉积阶段相关的细菌类群（如沉积期富集的Flavobacteriaceae和沉积后占优的Endozoicimonaceae）。研究为理解沉积胁迫下珊瑚-微生物互作机制提供了新见解。

　　

1 引言

珊瑚礁作为海洋生物多样性热点，面临陆地沉积物输入的严重威胁。夏威夷Honoli?i海域的Porites lobata珊瑚长期暴露于径流沉积物中，其表面黏液层（SML）作为宿主-微生物互作的关键界面，微生物群落对沉积胁迫的响应机制尚不明确。本研究通过高分辨率16S rRNA基因测序，首次揭示急性沉积事件如何动态重塑SML微生物组的α/β多样性及功能类群。

2 方法

研究采用结构光扫描（SfM）技术定位5株健康P. lobata个体，在沉积事件前（2023年11月）、中（12月）、后（2024年1月）采集黏液样本。通过Illumina MiSeq平台测序V4区，基于Greengenes数据库进行OTU聚类，使用Qiita和QIIME2分析微生物组变化。随机森林模型和指示物种分析鉴定关键响应类群。

3 结果

• 环境参数：沉积期间Honoli?i溪流峰值流量达202.75 m³/s，浊度升高3倍（10.96 NTU），溶解氧降至94.45%。
• 多样性变化：Shannon指数在沉积后显著降低（p<0.001），而沉积期间OTU数量短暂增加。PCoA显示沉积后群落显著偏离前两阶段（PERMANOVA伪F=5.16）。
• 关键类群：Endozoicimonaceae在沉积后占比达86%，沉积期Flavobacteriaceae相对丰度增加71%。随机森林鉴定出OM60（沉积前标志）和Corynebacteriaceae（沉积后富集）等30个特征类群。

4 讨论

研究发现沉积诱导的微生物组重构存在滞后效应：沉积期间短暂增加的α多样性可能反映环境微生物的被动输入，而沉积后Endozoicimonaceae的爆发性增长暗示核心共生菌群的重建。值得注意的是，沉积引入的121个指示类群中仅3个（如Brevibacteriaceae）在沉积后保留，表明珊瑚对微生物组的主动筛选作用。该成果为开发SML微生物标志物监测沉积胁迫提供了理论依据，未来需结合宏基因组学解析功能基因的动态变化。

5 展望

研究局限包括单点采样和缺乏功能验证，建议后续开展多站点追踪实验，并探索Endozoicimonaceae在珊瑚恢复中的代谢调控机制。这些发现对制定基于微生物组的珊瑚礁保护策略具有重要启示。