泥炭地CO2固定微生物的多样性与丰度模式：揭示碳循环调控的新机制

本研究针对泥炭地碳循环中CO2固定微生物（CFMs）长期被忽视的问题，通过宏条形码和微滴数字PCR技术，首次系统揭示了CFMs在泥炭地中的高丰度（占总细菌40%）与多样性（7960个ASVs）。研究发现CFMs群落受温度、养分驱动形成核心与特异性微生物组，其丰度直接由多样性调控，间接受环境参数影响。该成果为理解泥炭地碳输入机制及气候变化反馈提供了新视角，发表于《npj Biodiversity》。

　　

泥炭地作为地球最大的陆地碳库，储存了全球30%的土壤碳，其碳平衡长期被认为由植物光合作用和微生物分解作用主导。然而，微生物驱动的CO₂排放研究如火如荼之际，一个关键角色却被遗忘——那些能够通过卡尔文循环（CBB）等途径固定CO₂的微生物（CFMs）。随着气候变暖加速泥炭地碳释放，这些“隐形碳汇工”能否缓冲碳排放？它们的分布规律如何？这些问题成为破解泥炭地碳循环谜题的最后拼图。

法国图卢兹大学（Université de Toulouse）的Marie Le Geay团队联合欧洲多国学者，在《npj Biodiversity》发表的研究首次绘制了泥炭地CFMs的生态图谱。通过横跨瑞典至法国的4类泥炭地采样，结合宏条形码和微滴数字PCR（ddPCR）技术，研究人员揭示了CFMs惊人的丰度（单克泥炭含10⁵-10⁶基因拷贝）与多样性（37个门类），并发现其群落结构受温度-养分梯度调控形成“核心”与“特异性”微生物组。

关键技术包括：1）跨纬度4类泥炭地分层采样（0-15cm）；2）针对16S rRNA（总细菌）、23S rRNA（产氧光养菌）、cbbL（化能自养菌）和bchY（好氧不产氧光养菌AAnPBs）基因的ddPCR绝对定量；3）基于JSDM模型的微生物共现网络分析；4）环境参数与微生物特征的多元统计建模。

CFMs的丰度与分布特征

研究发现CFMs贡献了高达40%的细菌总量，其中产氧光养菌（如蓝藻）随深度递减，而化能自养菌（如β-变形菌）和AAnPBs（如Vulcanimicrobia）在表层富集。值得注意的是，AAnPBs的丰度远超水生系统，暗示其在泥炭地的特殊适应性。

群落结构与多样性模式

7960个ASVs被划分为6个功能集群，其中集群3（寒冷湿润偏好）和4（干旱高碳）构成“核心微生物组”，包含硝化杆菌（Nitrobacter）和绿藻（Prasinoderma）等广布物种；而集群5（贫营养特异）等仅存于特定生境。MFA分析显示群落结构沿深度-纬度梯度显著分化。

环境驱动机制

随机森林模型表明CFMs丰度49%由自身多样性决定，而温度、水表深度和单宁酸通过调控群落结构产生间接影响。JSDM模型进一步揭示：核心微生物组与碳磷含量正相关，而特异性群落响应局部环境异质性。

这项研究颠覆了传统认知：1）CFMs通过CBB途径构成泥炭地重要碳汇；2）除产氧光养菌外，化能自养菌和AAnPBs共同参与碳固定；3）气候变暖可能通过改变CFMs群落反馈于碳循环。特别是Vulcanimicrobia（候选门Eremiobacterota）的发现，为理解酸性贫营养环境微生物的代谢可塑性提供了新证据。该成果为预测泥炭地碳气候反馈提供了微生物尺度机制，也为生态工程调控碳汇指明了潜在靶点。