代谢多样性驱动了氨氧化古菌在退缩冰川土壤后演替阶段的优势地位

《Environmental Microbiology》：Metabolic Versatility Drives the Late-Successional Dominance of Ammonia-Oxidizing Archaea in Retreating Glacier Soils

　　摘要气候变暖加速了冰川退缩，形成了冰川前缘裸地，这些裸地为研究氮循环演替提供了关键的时序序列。氨氧化微生物（AOMs）在调节有机碳积累和植物定殖所需的氮可用性方面发挥着关键作用。然而，目前对这些演替转变背后的代谢机制及其对硝化潜势的功能性后果仍知之甚少。本研究在青藏高原库克穷岗日冰川前缘裸地，整合了土壤理化性质、硝化潜势测定以及多组学方法（qPCR、扩增子和宏基因组测序），跨越四个演替阶段展开研究。结果表明，从贫瘠地面上以氨氧化细菌（AOB，主要为*Nitrosospira*）为主导，转变为草甸中氨氧化古菌（AOA，Nitrososphaerales）为主导，这一转变由环境过滤驱动（pH降低、水分增加、碳氮增加）。此外，宏基因组分箱分析显示，AOA具备碳、氮、硫和磷循环的广泛代谢能力。这种代谢多样性赋予了其卓越的适应性优势，推动了AOA的主导地位以及相应的硝化潜势增加。此外，硝化潜势的升高由AOM群落和环境变量的变化共同驱动。这些发现表明，环境过滤和AOA的代谢多样性促成了AOA在演替后期土壤中的成功，为冰川前缘生态系统演替期间的硝化动态建立了双重机制框架。图形摘要青藏高原冰川前缘裸地的氨氧化群落从早期的AOB主导转变为后期的AOA主导，主要由环境过滤驱动（pH、水分、碳和氮）。在AOA中，跨碳、氮、硫和磷循环的广泛代谢多样性使具有代谢多样性的谱系在演替后期土壤中胜过专性谱系，从而改变了AOA群落组成并提升了硝化潜势。这些发现揭示了环境过滤和代谢适应双重机制在冰川前缘演替期间控制硝化动态的作用。利益冲突作者声明不存在利益冲突。数据可用性声明本研究产生的扩增子序列可在BioProject编号PRJNA1414167下获取。宏基因组数据已提交至国家组学数据百科全书数据库，项目编号为OEP00005448。