塔里木盆地周边土壤盐度梯度上的盐度适应型核心微生物群落

《Environmental Microbiome》：Salinity-adapted and core microbiota along the soil salinity gradients encircling the Tarim Basin

　　

摘要

背景

土壤盐碱化影响了全球近十分之一的干旱地区，对微生物群落产生了强烈的环境筛选作用。中国新疆的塔里木盆地是世界上最大的内陆盆地之一，属于极端盐碱干旱生态系统，但目前对其微生物群的 Basin尺度研究仍较为缺乏。在本研究中，我们在环绕塔里木盆地的3000多公里的盐度梯度范围内采集了132份土壤样本。通过结合扩增子测序与土壤理化性质检测，我们旨在揭示适应高盐环境的微生物群以及这一极端环境中特有的核心微生物类群。

结果

研究结果表明，受土壤盐度影响较大的的是细菌群落而非真菌群落。极高盐度的土壤中细菌多样性降低，而嗜盐和耐盐类群则更为丰富，包括Natronomonas、Salinimicrobium、Stenotrophomonas、Salinibacter、Halorussus和Halomicrobium等。相比之下，Arthrobacter、Rubrobacter、Rubellimicrobium和等类群则随着盐度升高而减少。土壤中的阳离子浓度（Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）、主要阴离子（Cl^?、SO₄^2?）以及电导率在盐度梯度上均显著上升。尽管存在如此强烈的环境筛选，我们仍发现了一组在所有土壤中都普遍存在的潜在核心微生物群，其中以Halomonas、Salinimicrobium、Natronomonas、Rubrobacter以及Palleronia-Pseudomaribius类群的成员为主。这些类群在整个盆地的持续存在表明，它们在维持塔里木盆地极端盐碱干旱环境中的生态系统功能方面起着关键作用。

结论

我们的 Basin尺度分析表明，土壤盐度显著影响着塔里木盆地微生物群落的构成，它选择了专门的嗜盐和耐盐类群，同时降低了整体细菌多样性。研究发现具有已知盐适应机制的核心微生物群，说明在多样的盐碱环境中仍存在稳定的微生物结构基础。这些发现为理解极端盐度如何影响微生物组结构提供了新的生态学见解，同时也确定了可能在干旱盐碱环境中有助于维持生态系统稳定性和植物抗逆性的候选微生物群体。