高分辨率宏条形码技术揭示亚马逊红树林牡蛎（Crassostrea gasar）及其生境微生物组动态与生态功能

《Marine Ecology》：High-Resolution Metabarcoding Reveals the Microbiome Dynamics of Mangrove Oysters (Crassostrea gasar) and Their Habitat

本研究采用全长16S rRNA基因纳米孔测序技术，首次系统揭示亚马逊红树林牡蛎（Crassostrea gasar）及其生境微生物组的季节动态。研究发现盐度和pH是驱动微生物群落结构的关键环境因子，鉴定出2330个核心菌群（以放线菌门Actinomycetota和变形菌门Pseudomonadota为主），并提出"源-汇动态"理论阐释牡蛎对水体微生物的选择性富集机制。研究成果为热带河口生态系统微生物生态学提供重要理论依据，对水产养殖可持续发展具有指导意义。

　　

¹引言

红树林牡蛎（Crassostrea gasar）作为亚马逊河口生态系统中的关键滤食性生物，通过过滤水体中的有机颗粒、微藻和细菌参与水质净化与营养循环。其肠道微生物组与水生环境存在复杂互作，能够反映栖息地的生态状况。尽管已有研究对长牡蛎（Crassostrea gigas）等物种的微生物组进行了描述，但关于热带河口牡蛎微生物组在环境梯度下的动态变化仍缺乏系统认知。本研究通过高分辨率宏条形码技术，旨在解析盐度、pH等环境因子对牡蛎微生物组的影响机制，揭示其季节更替规律与生态功能。

²材料与方法

^2.1采样与理化分析

于2022年干季（10–11月）和2023年雨季（3–4月）在亚马逊河口的四个养殖点（Santo Ant?nio de Urindeua-SA_U、Nova Olinda-NO、Pereru de Fátima-PF、Lauro Sodré-LS）采集牡蛎肠道、水体和沉积物样本。使用多参数探头测定pH、盐度、总溶解固体（TDS）、电导率和电阻率等理化参数。

^2.2全长16S rRNA基因测序

采用FastDNA Spin试剂盒提取微生物总DNA，通过引物Bact16S-8F/Uni16S-1492R扩增全长16S rRNA基因，使用PromethION 2 Solo平台（Oxford Nanopore Technologies）进行纳米孔测序。

^2.3生物信息学分析

基于Guppy v.6.3.7进行碱基识别，通过Kraken2比对GenBank RefSeq数据库完成物种注释。利用R语言中的Vegan和Phyloseq软件包进行α/β多样性分析，并通过冗余分析（RDA）解析环境因子与微生物组成的关联。

³结果

^3.1环境因子的时空分异

盐度与pH呈现显著季节性与空间差异。靠近海洋的SA_U和NO点位在雨季仍保持高盐度（36.27–47.17 ppt），而受亚马逊河淡水注入影响的PF和LS点位盐度骤降至1.07–1.20 ppt。所有点位的pH在干季偏碱性（8.38–9.41），雨季趋于中性或弱酸性（7.11–8.36）。

^3.2微生物组季节更替规律

牡蛎肠道微生物的α多样性（Chao1指数）在雨季显著升高，且水体微生物多样性普遍高于牡蛎样本。β多样性分析显示，干季与雨季的微生物群落结构差异显著，且水体与牡蛎样本间存在明显分离。在门水平上，放线菌门（Actinomycetota）、变形菌门（Pseudomonadota）和拟杆菌门（Bacteroidota）为优势菌门。雨季期间，蓝藻门（Cyanobacteriota）和螺旋体门（Spirochaetota）丰度上升，而支原体门（Mycoplasmatota）在低盐点位（PF、LS）富集。

^3.3核心微生物群与特有类群

牡蛎的泛微生物组包含5409个操作分类单元（OTU_S），其中2330个为核心菌群（检出率≥100%）。放线菌门和变形菌门在不同相对丰度阈值下均保持高检出率。在拥有天然苗床的LS点位，牡蛎肠道中链霉菌属（Streptomyces，34.6%）和假单胞菌属（Pseudomonas，30.8%）等特有类群富集，暗示其具有特殊的生态适应性。

^3.4潮汐作用下的微生物分异

高潮汐影响区（SA_U、NO）与低潮汐影响区（PF、LS）的牡蛎微生物组呈现显著差异。线性判别分析（LDA）显示，放线菌门、蓝藻门和疣微菌门（Verrucomicrobiota）在高盐区域富集，而变形菌门和支原体门在低盐区域占优。棒杆菌属（Corynebacterium）和肠杆菌属（Enterobacter）分别作为高盐与低盐区域的标志性菌属，可能参与宿主免疫调节与营养代谢。

^3.5养殖方式对微生物组的影响

天然牡蛎与养殖牡蛎的微生物组成无显著差异，但养殖牡蛎的菌群结构与水体、沉积物更为接近，表明其更易受环境波动影响。在干旱期，水体中沙门氏菌（Salmonella）等条件致病菌的富集提示养殖环境需加强生物安全监测。

⁴讨论

本研究首次通过全长16S rRNA测序揭示了亚马逊红树林牡蛎微生物组对环境变化的响应机制。盐度与pH作为关键驱动因子，通过调节氮循环菌（如蓝藻门Crinalium属）与有机物降解菌（如螺旋体门Sphaerochaeta属）的丰度，影响微生物群落功能。牡蛎通过"源-汇动态"从水体（源）选择性富集特定菌群（如放线菌门），形成具有宿主适应性的核心微生物组（汇）。放线菌门产生的抗菌物质可能增强牡蛎病害抵抗能力，而支原体门（Mycoplasmopsis）的富集需警惕其潜在致病风险。养殖牡蛎对环境变化的敏感性凸显了持续监测水质参数的必要性。

⁵结论

本研究系统阐明了红树林牡蛎微生物组在亚马逊河口的动态规律，确认环境因子通过"源-汇动态"塑造宿主相关菌群结构。核心微生物群的功能多样性（如氮固定、有机物降解）为河口生态系统稳定性维持提供微生物学证据。研究成果为热带地区水产养殖的生态风险管理与可持续发展提供理论依据。