微生物热适应温度参数（T_min、T_opt、T_max）关系的系统定量评估：T_opt与T_min的互补性与不可互换性

《ISME Communications》：Optimal growth temperature is not an adequate proxy of microbial cold adaptation

　　

摘要

微生物热适应通常使用定义微生物热生长范围的最低（T_min）、最适（T_opt）和最高（T_max）温度来表征；其中 T_opt 常被用于比较微生物热特性。尽管以前的研究表明 T_min 和 T_opt 反映了微生物热生理的不同方面，但这种关系在微生物多样性中的普遍性和定量限度尚未得到系统评估。在此，我们构建了一个包含 14,023 条微生物生长 - 温度记录的数据库，以考察 T_min、T_opt 和 T_max 之间的关系。虽然 T_opt 与 T_max（r = 0.910，R² = 0.827，P_adj < 0.05）和 T_min（r = 0.793，R² = 0.628，P_adj < 0.05）均显示出强烈的总体相关性，但这些关系的强度在整个温度谱中变化显著。在低温范围内，T_opt 与 T_min 之间的关联变得微弱且统计上不显著（r = 0.106，P_adj = 0.200）。此外，在 10–30 °C 的 T_opt 范围内，具有相似 T_opt 值的微生物经常表现出截然不同的 T_min 值，表明尽管 T_opt 相当，它们在低温下生长的能力存在相当大的差异。这些发现表明，T_opt 和 T_min 提供的是关于微生物热特性的互补而非可互换的信息，且仅 T_opt 不足以预测较低的热生长极限。我们的研究提供了迄今为止对微生物基数生长温度之间关系最全面的定量评估，界定了使用 T_opt 预测较低热生长极限的局限性，并强调了在生态、进化和分类学研究中明确报告 T_min 的重要性。