极端环境下植物-微生物互作新发现：Atacama盐湖特有植物Nitrophila atacamensis根际微生物组特征及其生态意义

研究人员针对Atacama盐湖濒危特有植物Nitrophila atacamensis的根际微生物组与周边土壤微生物组差异展开研究，通过16S rRNA高通量测序技术分析8个采样点的细菌多样性。研究发现根际微生物多样性显著高于周边土壤，且形成与水文系统相关的独特群落结构，其中Pir4 lineage、Aliifotinibius和Candidatus Tremblaya等关键菌属的富集揭示了植物在极端环境下的微生物招募策略。该研究为极端环境微生物资源开发与濒危植物保护提供了重要理论基础。

　　

在被称为"地球最干旱沙漠"的智利Atacama沙漠，盐湖生态系统中的特有植物Nitrophila atacamensis正面临气候变化和人类活动的双重威胁。这种仅分布于Salar de Atacama东部边缘的濒危盐生植物，其生存依赖于特殊的根际微生物群落，但这些微生物的组成和功能长期以来是个未解之谜。智利大学（Universidad de Chile）的研究团队通过多学科交叉研究，首次系统揭示了该植物根际与周边土壤的微生物组差异及其驱动因素，相关成果发表于《Environmental Microbiome》。

研究团队采用空间采样策略，在Aguas de Quelana和Soncor两个水文系统的8个位点采集根际和周边土壤样本。通过改进的高盐土壤DNA提取方法结合Illumina MiSeq平台对16S rRNA基因V3-V4区测序，获得2,805,079条序列。利用Qiime2和Phyloseq等生物信息学工具分析微生物多样性，并采用LEfSe和RDA等方法探究环境因子与微生物群落的关系。

微生物多样性差异显著

研究鉴定出886个细菌属，其中根际样本的Chao1指数显著高于周边土壤（p<0.01），打破常规认知。根际中Bacteroidetes和Planctomycetota等14个门的丰度显著增加，而周边土壤以Pseudomonadota和Bacillota为主。这种"逆向选择"现象暗示植物可能通过根系分泌物在极端环境中构建特殊微生境。

水文系统塑造微生物格局

Aguas de Quelana系统的样本呈现高度同质性，而Soncor系统则表现出显著异质性。研究推测这与水文连通性差异相关——前者通过植被和动物介导微生物传播，后者仅依赖偶发洪水事件实现群落交流。

根际群落的三元分化

根际样本聚类为三个显著不同的分支：

• 分支1（含Puilar等4个位点）：以Pir4 lineage（11.7%）和Chloroflexota（8.9%）为特征，与地表盐壳形成相关，反映间歇性水淹环境下的厌氧菌富集。

• 分支2（含Vegas de Cas等3个位点）：富含Aliifodinibius（6.3%）等嗜碱菌，与深层水位导致的干燥环境相关。

• 分支3（Aguas de Quelana 1）：Bacillota占比达51.2%，显示独特的盐适应策略。

环境因子的调控作用

冗余分析（RDA）表明，镁、碳酸氢盐等7个参数解释86.5%的群落变异。其中Nitriliruptoraceae等菌属与硝酸盐呈正相关（r=0.82），而Salipaludibacillus则与氯化物（r=0.79）和钙（r=0.75）显著相关。特别值得注意的是，仅在Vegas Tarar样本中检测到昆虫共生菌Candidatus Tremblaya，提示可能存在未被记录的虫害问题。

这项研究首次绘制了Atacama盐湖特有植物的微生物组图谱，揭示出：1）极端环境下植物可通过"逆向选择"构建高多样性根际群落；2）水文地质特征比地理距离更能预测微生物组成；3）盐壳形成等微生境特征驱动功能菌群的分化。研究成果不仅为理解植物-微生物共生进化提供新视角，也为开发耐盐促生菌剂和保护濒危物种提供了候选菌种资源。特别是发现的分支特异性菌群（如Pir4 lineage），在改良盐碱地作物栽培方面具有潜在应用价值。随着气候变化加剧，这种基于微生物组的保护策略可能成为维系极端生态系统稳定的关键。