温带盐沼微生物群落对富含几丁质有机物质添加的短期功能与结构响应研究

《ISME Communications》：Microbial community multi-omic analysis of marsh sediment following enrichment with crustacean shell compost

　　

摘要

营养物质的可利用性会影响自然环境中的微生物过程，特别是生物地球化学循环和微生物群落结构。沿海微生物群落对营养物质脉冲的短期功能响应尚未完全阐明，尤其是在经历气候变化驱动的温带环境中。本研究进行了一项48小时的微型生态系统实验，采用配对的宏基因组和宏转录组测序方法，以阐明富含几丁质的底物（即螃蟹和龙虾壳堆肥）的分解如何改变盐沼微生物组结构和功能。在添加48小时内，观察到群落功能出现显著变化，包括几丁质降解增加、应激反应改变以及孢子形成增强。这些响应伴随着调控关键生物地球化学过程基因（包括碳固定、硫氧化和还原以及其他代谢途径）的显著减少。在添加壳类堆肥后，还观察到微生物群落结构的变化和毒力相关基因发生率的增加，并伴有可测量的转录激活，特别是编码成孔外毒素气溶素的气溶素A基因（aerA）。这些结果支持了富含几丁质的营养物质添加后，温带盐沼沉积物微生物组在群落组成和功能上都发生了转变。结论认为，温带沿海系统对有机营养物质富集具有敏感性，并可能对生态和公共健康产生潜在影响。鉴于几丁质是水生生态系统中最丰富且易于获取的生物营养物之一，这些效应可能尤为显著。