移植方法与供体来源如何塑造海草Posidonia oceanica成功恢复的关键微生物组特征

本研究针对地中海海草Posidonia oceanica恢复过程中微生物组重建机制这一关键科学问题，通过16S rRNA基因测序技术，系统评估了三种移植方法（铁钉固定、椰纤维垫、BESE元件）和两种供体来源（风暴碎片、草甸间切段）对移植两年后根系微生物组的影响。研究发现铁钉固定法通过促进根系与沉积物直接接触，能更快重建包含Chromatiales和Desulfobacterales等关键功能菌群的微生物群落，而BESE元件和椰纤维垫因物理隔离导致微生物组偏离自然草甸。该研究为海草恢复策略提供了微生物组视角的理论依据，发表于《Environmental Microbiome》。

　　

在地中海蔚蓝的海水下，Posidonia oceanica海草形成的"海洋草原"正面临前所未有的危机。这种被称为"地中海肺叶"的生态系统工程师，不仅为无数海洋生物提供栖息地，还在碳封存和海岸保护中扮演关键角色。然而抛锚活动和沿海开发已导致其草甸面积急剧缩减，传统移植恢复方法的成功率波动较大，一个重要但长期被忽视的因素逐渐浮出水面——海草与微生物的共生关系。

比利时列日大学（University of Liege）海洋学实验室的研究团队在STARESO海洋观测站展开了一项开创性研究。他们发现移植方法会像"建筑师"般重塑海草的微生物家园：使用铁钉固定的植株，其根系微生物组与天然草甸最为相似，关键功能菌群Chromatiales（硫氧化菌）和Desulfobacterales（硫酸盐还原菌）的丰度显著更高；而采用BESE元件（一种淀粉基生物降解材料）和椰纤维垫的植株，则因材料成分和物理隔离形成了独特的微生物群落。更令人惊讶的是，供体来源仅对Candidatus Thiodiazotropha（具有硫氧化和固氮潜力的共生菌）等特定菌属产生影响，这表明海草恢复的"微生物蓝图"主要取决于移植后的环境选择压力而非初始"种子库"。

研究人员采用多学科交叉方法：在科西嘉岛Calvi湾设置包含7个位点的野外控制实验，采集移植两年后的叶片和根系样本；通过V5-V7区16S rRNA基因扩增子测序获得40,028个ASVs（扩增子序列变体）；使用PRIMER-E+PERMANOVA进行微生物群落差异分析；结合LEfSe方法识别差异菌群。环境样本（沉积物和海水）作为对照用于排除非共生菌干扰。

移植方法塑造微生物群落结构的结果最为显著。铁钉固定组根系中，与硫循环相关的Chromatiales相对丰度达21.3%，接近天然草甸的25.7%；而BESE元件组该菌群仅占8.4%，取而代之的是Pseudomonadales（占18.9%），这类能降解生物聚合物的细菌可能与BESE材料的淀粉成分有关。椰纤维垫组则表现出独特的Rhizobiales（根瘤菌目）优势模式（32.1% vs 天然草甸12.4%）。通过CAP分析可见，铁钉固定组的微生物β多样性与对照重叠度达68%，而其他两组仅35-42%。

供体来源的差异则体现在细微之处。草甸间切段的根系中，Candidatus Thiodiazotropha的丰度是风暴碎片的1.8倍，这种差异持续至移植后两年。然而PERMANOVA显示，两种供体移植体的整体微生物结构无统计学差异（p=0.12），说明环境筛选作用超越了初始差异。

功能菌群重建延迟的发现尤为关键。天然草甸根系富含的Desulfobacterales（9.44%）在移植组中几乎消失（<1%），这种硫酸盐还原菌能通过耦合硫循环与氮固定促进植物生长。同步观察到的根系发育迟缓现象——BESE组根系长度仅为铁钉组的61%——暗示微生物组失调可能影响形态建成。

这项研究首次揭示了海草恢复中常被忽视的"微生物维度"，为优化恢复策略提供了新视角：优先选择促进根系-沉积物接触的移植方法，可加速功能微生物群落重建；而针对特定菌群（如Candidatus Thiodiazotropha）的微生物接种可能成为提高恢复效率的新突破口。正如作者在讨论中指出，将微生物组考量纳入恢复规划，可能成为连接短期存活与长期生态功能的关键纽带，为面临气候变化的海洋生态系统恢复提供更具韧性的解决方案。