泥炭地原核微生物组的结构与功能

《Environmental Microbiome》：Structure and function of the peatland prokaryotic microbiome

　　

摘要

泥炭地是重要的长期碳汇，但同时也是微量温室气体的来源，其碳汇与温室气体排放的平衡主要受微生物过程控制。然而，目前对泥炭地微生物群落的结构和功能的认识还局限于局部尺度，这限制了我们对它们如何响应气候变化的理解。在这项研究中，我们利用了一个包含来自全球20个近自然状态泥炭地样本的109个 publicly available metagenomes 的数据集，对泥炭地的原核微生物组进行了大规模分析。尽管公开数据存在地理覆盖范围和采样深度方面的局限性，我们的分析表明，优势植被类型和泥炭地类型是预测泥炭地微生物组分类和功能的最强因素。研究发现，属于Bog-38家族的专性氢营养甲烷生成菌在甲烷流量较高的生境中普遍存在，但在热带泥炭地中数量较少，这表明它们对这些生态系统中的甲烷循环贡献有限。与北方泥炭地相比，热带泥炭地的微生物组在所有深度上都展现出广泛的代谢潜力，能够参与多种关键的生物地球化学过程，包括甲烷生成和反硝化作用。有趣的是，我们在相当一部分北方沼泽地样本的 metagenomes 中观察到反硝化功能的减弱，这可能会对一氧化二氮这种温室气体的排放产生影响。总体而言，基于现有的宏基因组数据，我们的研究揭示了泥炭地原核微生物组的大规模模式及其生态驱动因素，增强了我们对它们如何应对气候变化的理解，并指出了未来研究所需填补的主要数据空白。