盐度与离子组成影响中国托勒库勒湖中的原核生物群落构建

《Extremophiles》：Salinity and ionic composition drive prokaryotic community assembly in Tuolekule Lake, China

　　

摘要

干旱和半干旱地区的盐湖拥有独特的生态系统，其特点是高盐度、高碱度以及极端的生存环境压力。尽管条件恶劣，这些地区仍存在结构各异的多种极端微生物群落，具有重大的生物医学和生物技术应用潜力。托勒库勒湖是中国新疆东天山山脉北部山脚下的一个封闭盆地中的高盐度碱性湖泊。这种高海拔的极端环境构成了独特的生态系统。然而，该湖泊微生物群落的结构、影响其形成的环境因素以及其生物技术应用潜力至今仍未得到充分研究。本研究系统分析了托勒库勒湖沉积物样本的物理化学性质，随后通过高通量测序发现环境因素与微生物群落结构之间存在密切关联，为基于这些发现有针对性地培养微生物奠定了基础。研究结果表明，沉积物中主要以Cl?、SO?2?、Na?和Mg2?离子为主，这证实了该湖泊属于硫酸盐-氯化物型。盐度、SO?2?浓度和pH值是影响微生物群落结构的关键环境因素，而这些微生物群落主要由Pseudomonadota、Halanaerobiaeota和Bacteroidota组成。共现网络分析显示不同分类群之间存在明显的模块化关联。根据这些群落的16S rRNA基因序列进行的功能预测表明，化能异养和发酵是其核心代谢过程，同时硫循环途径也较为丰富。这些推断出的代谢能力共同表明，该微生物群落在极端环境下可能采用了特定的适应策略。基于对这些群落特征的认知，研究人员实施了有针对性的培养策略，成功分离出了54株耐盐微生物菌株，从而揭示了该环境中丰富的极端微生物资源。