源自西高止山脉的小型印度河流在区域碳循环中的重要性：以沉积物有机碳动态为核心

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Importance of Small, Western Ghats-originated Indian Rivers in the Regional Carbon Cycle: A Focus on Sediment Organic Carbon Dynamics

红树林沉积物原核微生物群落的全球多样性、组成与分布规律及方法论挑战。通过整合12国540样本的16S rRNA数据，发现 Indo-West Pacific为微生物多样性热点，但未与红树物种多样性显著相关。沿海与河口红树林呈现相反的纬度多样性梯度，随机森林模型识别出关键微生物类群及环境驱动因素，同时指出方法论差异（如测序平台、引物选择）导致数据可比性低，需建立标准化框架。

　　全球红树林生态系统的微生物群落分布模式一直未被系统研究，尽管其植物多样性已广为人知。这项研究通过整合12个国家和地区的16S rDNA数据集，对红树林沉积物中的原核生物群落多样性、组成及分布进行了元分析。研究揭示了红树林沉积物中微生物群落的复杂性和独特性，并指出了影响其分布的关键生态因素和方法学挑战。

红树林是一种独特的生态系统，分布在热带和亚热带地区的海岸边缘，覆盖全球约75%的此类区域。这些生态系统不仅是植物多样性的热点，还为丰富的微生物群落提供了理想的栖息地。红树林中的微生物群落参与了有机物分解、养分循环等关键生态过程，对维持红树林的生态功能至关重要。然而，由于其高度的环境异质性和复杂的微生物组成，红树林微生物群落的生物地理学特征一直被忽视。本次研究首次系统分析了全球范围内红树林沉积物中微生物的分布模式，发现其与植物多样性之间并无显著关联，但存在显著的微生物多样性热点。

研究结果显示，红树林沉积物的微生物多样性在全球范围内呈现出显著的区域差异。在印度-西太平洋（IWP）地区，微生物多样性较高，而大西洋-东太平洋（AEP）地区的多样性相对较低。尽管红树林植物种类在IWP和AEP之间存在显著差异，但微生物多样性并未呈现出类似的格局。这一发现表明，红树林微生物群落的分布可能受到其他生态因素的影响，而不仅仅是植物多样性的驱动。此外，研究还发现，不同红树林类型（如海岸红树林和河口红树林）的微生物多样性表现出相反的纬度梯度。海岸红树林的微生物多样性随纬度升高而降低，而河口红树林则呈现出相反的趋势。这种现象提示我们，红树林微生物群落的分布可能受到不同环境条件的影响，例如温度、盐度、潮汐作用和水文条件等。

在研究方法上，团队采用了标准化的处理流程，包括使用Python脚本识别16S rDNA序列、利用dada2软件进行读取处理、使用SILVA数据库进行分类，并通过随机森林模型分析不同区域和红树林类型的微生物组成。研究发现，虽然红树林微生物群落存在显著的区域差异，但其整体多样性较高，表明这些生态系统在微生物生态学上具有重要地位。然而，由于方法学的多样性，例如不同的DNA提取方法、测序平台和引物选择，不同研究之间的数据对比存在困难。这表明，未来的研究需要更加统一的采样和测序策略，以提高不同研究之间的可比性。

研究还发现，红树林沉积物中存在大量未被分类的微生物，这被称为“微生物暗物质”。这些未被识别的微生物可能在红树林的微生物地理学中发挥关键作用，但由于数据库的限制和复杂的环境条件，它们的分类仍然面临挑战。此外，研究指出，红树林沉积物中的微生物群落呈现出显著的“斑块效应”，即不同研究之间的微生物组成差异较大。这种现象可能源于红树林生态系统的高度异质性，包括不同的微生境（如根系、腐殖层、水道和水坑等），以及生态和地貌类型（如边缘、河口、内陆、灌木、盆地、泻湖、三角洲和海洋岛屿等）的多样性。

在红树林微生物群落的组成方面，研究发现，主要的微生物类群包括变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和硫酸盐还原菌门（Desulfobacterota）。其中，变形菌门是红树林沉积物中最丰富的类群，占据了总序列的约24%。变形菌门中的γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）和α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）是主要的组成部分，它们在红树林生态系统中扮演着重要的角色，例如参与氮循环、硫循环和碳循环。此外，绿弯菌门中的Litorilinea类群在红树林沉积物中表现出较高的丰度，它们的发酵产物为硫酸盐还原菌（SRB）提供了重要的底物来源。

硫酸盐还原菌门中的成员，如Desulfatiglans和Sva0081沉积物类群，也在红树林微生物群落中占据重要地位。这些微生物在红树林的硫循环中起着关键作用，特别是在高氧需求和高硫酸盐输入的环境中。研究还发现，红树林中存在一些独特的微生物类群，例如Woeseia属和Thiogranum属，它们在不同的红树林区域表现出不同的分布模式。这些微生物的生态功能和分布模式可能受到环境条件、根系结构和生物地球化学过程的影响。

此外，研究还指出，红树林沉积物中的微生物群落与地理位置之间存在一定的距离衰减关系，但这种关系在不同红树林类型中表现不同。例如，海岸红树林的微生物群落显示出更强的距离衰减趋势，这可能与潮汐作用、沉积物特性等环境因素有关。而河口红树林的微生物群落则表现出更高的异质性，这可能与河口地区的水文动态和沉积物条件有关。值得注意的是，研究还发现，某些微生物类群的分布可能受到环境条件的影响，例如有机碳含量、根系形态等，这些因素可能影响微生物的活性和分布。

研究还强调了方法学因素对红树林微生物群落分析的影响。例如，不同研究中使用的DNA提取方法、测序平台和引物选择可能导致微生物群落组成和多样性分析结果的差异。因此，研究建议未来的研究应采用标准化的采样和测序方法，以减少方法学差异对结果的影响。此外，研究还提到，随着长读长测序技术的发展，未来有望提高红树林微生物的分类精度，从而更全面地理解其生物地理学特征。

总体而言，红树林沉积物中的微生物群落呈现出复杂的分布模式，这些模式可能受到多种生态因素和环境条件的影响。研究不仅揭示了红树林微生物群落的多样性热点和地理分布特征，还指出了方法学挑战和未来研究的方向。通过进一步整合数据、采用标准化方法和深入研究微生物的生态功能，未来有望更全面地理解红树林微生物群落的生物地理学规律及其对生态系统功能的影响。