台湾温泉中远红光利用蓝细菌的生态分布与环境相关性

《Microbial Ecology》：Ecological Distribution and Environmental Correlates of Far-red Light-utilizing Cyanobacteria in Taiwan’s Hot Springs

　　

摘要

远红光利用蓝藻（FRLCyano）将产氧光合作用扩展至可见光谱之外，但在自然环境中对其进行检测仍然具有挑战性。传统的基于色素的检测方法和依赖培养的方法耗时长，且受可诱导表型等因素限制，往往低估了FRLCyano的丰度和分布情况。本研究应用了远红光蓝藻鉴定框架（Far-Red Cyanobacteria Identification, FRCI），即一个定制的16S rRNA基因数据库与分类框架，对温泉生态系统中的FRLCyano群落进行了调查。利用台湾温泉的综合数据集，我们进一步以两条功能性证据验证了这一基于16S rRNA的方法：与FRL特异性标记基因apcE2的一致性（该标记基因为初始FRCI框架中未包含的验证标记），以及与叶绿素f浓度之间的显著正相关性。FRCI方法鉴定出11个不同的FRLCyano扩增子序列变体（ASVs），主要归属于Leptolyngbya属和Calothrix属，并揭示其相对丰度受较高pH值和较低温度的驱动。将该框架扩展应用于全球温泉数据集后，发现了显著的生物地理学特征差异，尤其是与全球其他区域相比，台湾的Fischerella属较为罕见。此外，一株新型远红光利用菌株Chroococcidiopsis sp. GD1的分离培养，凸显了培养方法在全面调查中不可或缺的互补作用。本研究为评估FRLCyano的分布及其生态关联因素提供了一个稳健的、经多方法验证的框架。