沿海上升流系统中原核浮游生物表层水体季节性生态位分化的微多样性驱动机制

这篇研究通过2年时间序列分析，揭示了西北伊比利亚上升流系统中原核浮游生物的丰度、多样性及群落组成的季节性变化规律。研究采用ASV（扩增子序列变体）高分辨率测序技术，发现上升流期与下降流期分别富集不同的核心类群（如Flavobacteriaceae与Marine Group II），且物理-生物地球化学变量共同解释了>40%的群落变异。创新性地揭示了SAR116、Flavobacteria等类群内存在季节性微多样性（microdiversity）模式，表明环境选择驱动了原核生物的生态位分化。该成果为理解高生产力上升流系统的微生物功能及气候变化响应提供了新视角。

　　

4.1 原核生物是上升流季节性扰动的生物标志物

研究通过高分辨率ASV技术解析了西北伊比利亚上升流系统表层水体中原核群落的季节性动态。与传统分类相比，ASV方法揭示了Flavobacterium等类群内存在显著微多样性，例如NS2b、NS4等亚型分别偏好上升流或下降流条件，表明环境扰动驱动了生态位分化。

4.2 上升流显著提升原核生物丰度

上升流期（5-9月）原核丰度峰值达2.3×10⁶ cells mL^-1，较下降流期高1个数量级。温度与硝酸盐（NO₃）被确定为关键驱动因子，其中高核酸含量细胞（HNA）在春季-夏季占主导。上升流松弛期蓝细菌Synechococcus的增殖可能与碳输出过程相关。

4.3 上升流扰动塑造核心原核群落的季节性动态

α多样性分析显示下降流期Shannon指数（4.63±0.22）显著高于上升流期（4.13±0.17）。dbRDA分析将群落分为三簇：上升流期富集Amylibacter、Planktomarina等类群；下降流期以Dadabacteriales、Nitrosopumilaceae为主；过渡期则出现Flavobacterium NS2b/NS4的演替。温度、盐度和颗粒有机氮（PON）共同解释了42%的群落变异。

4.4 上升流诱导"近缘ASVs"的季节性更替

微多样性分析揭示：

1）SAR116类群中ASV293（上升流）与ASV1009（下降流）呈现生态位分化；

2）古菌Marine Group II的ASV446（偏好高温）与ASV329（适应高PO₄）具有相反环境关联；

3）Flavobacterium NS5的9个ASVs中，ASV53与颗粒有机碳（POC）负相关，而ASV734正相关，反映功能冗余与生态位互补。

4.5 Flavobacterium属的生态意义

该属24个ASVs呈现最复杂的微多样性模式：

• NS4_ASV127在上升流期占优（r=0.72 with温度）

• NS9_ASV115在淡水输入期增殖

• NS2b_ASV1792全年存在但丰度波动

  基因组变异可能与其有机质降解（如藻类多糖裂解酶）和病毒防御机制相关，凸显其在上升流系统碳循环中的核心作用。

5 结论

研究首次在上升流系统中证实：

1）ASV级分辨率能识别传统分类遗漏的生态型；

2）微多样性通过功能冗余增强群落稳定性；

3）Flavobacterium等关键类群的季节性演替可作为环境变化的生物指示剂。该发现为预测气候变化下的微生物响应提供了理论框架。