《Diversity》：Seasonal Hydrological Variability Shapes Protistan Community Diversity and Assembly in a Subtropical River as Revealed by Environmental DNA Metabarcoding
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水文季节性（hydrological seasonality）是河流生态系统中微生物群落动态的主要驱动因素，然而季节性水流状态如何调控原生生物多样性、群落集合（community assembly）和功能组织仍知之甚少。本研究采用靶向18S rRNA基因的环境
水文季节性（hydrological seasonality）是河流生态系统中微生物群落动态的主要驱动因素，然而季节性水流状态如何调控原生生物多样性、群落集合（community assembly）和功能组织仍知之甚少。本研究采用靶向18S rRNA基因的环境DNA宏条形码（environmental DNA metabarcoding）技术，在洪水期和正常期对珠江水系亚热带支流红水河沿程17个位点的原生生物群落季节性变化进行了调查。洪水事件显著改变了环境条件并增加了原生生物α多样性（alpha diversity），而群落组成显示出明显的季节性分化。尽管优势原生生物谱系保持相对稳定，季节性周转主要与稀有和低丰度类群相关，突显了它们在维持生物多样性和驱动群落重组中的关键作用。零模型分析（null model analyses）揭示了群落集合机制的季节性转变，其中确定性过程（deterministic processes），特别是异质性选择（heterogeneous selection），在洪水期占主导，而随机漂变（stochastic drift）在正常期占优。距离–衰减（distance–decay）和方差分解分析（variance partitioning analysis）进一步表明，环境和空间过程共同调控原生生物群落变异，洪水期环境–空间耦合更强。功能性状分析（functional trait analysis）显示，洪水期消费者类群比例增加，光合类群贡献减少，表明在水文扰动下异养途径增强。综合而言，研究人员的发现表明，水文季节性通过稀有类群动态、集合过程和功能重构的协调变化调控河流原生生物群落，强调将原生生物多样性和功能性状纳入长期河流生态系统监测的重要性。
**论文解读：亚热带河流原生生物群落对季节性水文变化的响应机制**
原生生物（protists）作为河流生态系统中多样化的微型真核生物，在初级生产、营养循环和微生物调控中发挥核心作用，其群落动态常被视为生态系统健康的重要指标。然而，在季风性山区河流中，季节性水文波动如何系统性地影响原生生物的多样性、群落集合（community assembly）和功能结构，仍缺乏深入认识。现有研究多集中于细菌或真菌，对原生生物在强水文季节变化下的响应机制探讨不足，尤其是稀有类群（rare taxa）的作用、确定性（deterministic）与随机性（stochastic）过程的平衡，以及功能类群的重组。为填补这一空白，研究人员选取珠江水系亚热带支流红水河（Hongshuihe River）为研究系统，该河流受季风气候控制，洪水期（6–7月）与正常期（9–10月）径流量差异显著，为探究水文驱动的生态过程提供了理想自然条件。研究旨在揭示：季节性水文变化如何塑造原生生物多样性和组成；群落集合机制的季节转变；以及功能类群如何响应水文扰动。该研究发表于《Diversity》，其结论对河流生态监测和管理具有重要意义。
研究采用环境DNA宏条形码（environmental DNA metabarcoding）技术，基于18S rRNA基因V4区域扩增子测序，对2025年洪水期和正常期沿红水河17个采样点的表层水样进行分析。样本来自广西壮族自治区，每个季节每站点采集3个重复水样并合并，过滤后提取DNA，测序数据经UNOISE3处理获得扩增子序列变异（amplicon sequence variants, ASVs），并基于PR2数据库进行注释，剔除真菌、后生动物和陆生植物序列。共获得690,859条高质量序列，生成1774个原生生物ASVs。统计方法包括α多样性指数（Chao1、Shannon、Pielou_J、Faith_pd）计算、基于Bray–Curtis相异度的主坐标分析（principal coordinates analysis, PCoA）、βNTI（β-nearest taxon index）和Raup–Crick指标推断集合过程、冗余分析（redundancy analysis, RDA）、距离–衰减回归和方差分解分析（variance partitioning analysis, VPA）。功能类群依据已有文献划分为光合类群（phototrophs）、消费者（consumers）和寄生类群（parasites）。
**季节性环境变化与原生生物多样性**
环境因子测量显示，洪水期化学需氧量（COD）和溶解氧（DO）显著高于正常期，而氧化还原电位（ORP）、总氮（TN）、透明度（Trans）和水温（WT）显著降低。洪水期降雨增多，冲刷土壤和植被有机质进入河流，增加资源可利用性和生境异质性，同时湍流和混合促进大气氧溶解，导致DO上升。这些变化为原生生物提供了更丰富的生态位，促使洪水期所有α多样性指数（Chao1、Shannon、Pielou_J、Faith_pd）显著升高（p < 0.05）。PCoA显示洪水期与正常期群落组成明显分离（Adonis检验，p < 0.05），表明水文季节性强烈驱动群落结构变化。
**稀有类群主导季节性周转**
优势原生生物谱系（如隐藻门Cryptophyta、不等鞭毛类Stramenopiles、纤毛虫Ciliophora、绿藻门Chlorophyta和甲藻门Dinoflagellata）的相对丰度在季节间无显著差异（p > 0.05），表明核心类群具有较高环境耐受性。然而，133个核心ASVs（在所有样本中共享）的累积相对丰度在洪水期显著下降，而低丰度谱系（如Perkinsea、Choanoflagellata、Cercozoa和Kathablepharida）的季节差异显著（p < 0.05）。此外，稀有类群的物种丰富度和相对丰度在洪水期均增加，而优势类群相对丰度下降。这表明季节性周转主要由稀有类群驱动，它们可能作为生物多样性储备库，在水文扰动下迅速响应并促进群落重组。
**群落集合机制的季节转变**
βNTI分析显示，洪水期βNTI中位数大于2，指示确定性过程主导，其中异质性选择（heterogeneous selection）占最大比例；正常期βNTI在?2到2之间，随机过程主导，以生态漂变（ecological drift）为主。β多样性分解进一步表明，洪水期嵌套性（nestedness）贡献升高，而周转性（turnover）降低，说明洪水期通过水流连通性促进物种传播，导致下游群落包含上游群落的子集。距离–衰减分析显示，地理距离比环境距离解释更多群落变异，且洪水期两者的解释力均高于正常期，表明水文连接增强环境–空间耦合。VPA结果证实，洪水期环境与空间因素的共同效应最大，而正常期独立效应更突出。这些结果共同说明，季节性水文通过加强环境过滤和扩散过程，将集合机制从随机漂变转向确定性选择。
**功能类群的重构**
功能性状分析显示，洪水期消费者类群相对丰度显著升高，光合类群显著降低（p < 0.05）。消费者丰度与ORP负相关，表明还原性富有机质环境有利于异养原生生物；光合类群丰度与透明度、TDS和SPC正相关，与TP负相关，反映光照和营养条件对自养过程的调控。洪水期消费者增加和光合类群减少，指示异养途径增强，可能加速微生物环（microbial loop）的碳流转。寄生类群与pH负相关、与TP正相关，但季节差异不显著。
**讨论与结论**
研究人员指出，季节性水文变化通过环境筛选、扩散过程和功能重组共同调控原生生物群落。洪水期降雨导致有机质输入和生境异质性增加，促进稀有类群活化，并强化确定性选择。正常期则因环境稳定，随机漂变成为主导。研究强调，传统监测仅关注优势类群可能忽略稀有类群驱动的生态变化，建议将eDNA宏条形码与水文分期结合，特别是在洪水期，以捕捉早期生态预警信号。结论部分翻译如下：本研究为亚热带河流中水文季节性在塑造原生生物多样性、群落集合和功能组织中的关键作用提供了实证。洪水事件通过增加稀有类群的检测或招募，提升了原生生物多样性并改变了群落组成。群落集合在洪水期转向确定性过程，由环境过滤与空间过程的增强交互驱动。同时，消费者类群比例增加和光合类群贡献减少，表明水文扰动期间异养途径增强。综上，水文波动通过稀有类群动态、环境–空间耦合和功能重构的协调变化调控原生生物群落。将原生生物群落纳入长期河流监测框架，可能改进生态变化评估，特别是在洪水期，稀有类群和关键功能群（如消费者和寄生类群）表现出显著动态。
