植物身份主导红树林根际微生物群落组成与生物地球化学功能差异

《Journal of Plant Ecology》：Mangrove phylogeny shapes rhizosphere microbial diversity and biogeochemical functions

　　

摘要

红树林通常拥有发达的根系，为多样化的微生物提供根际生境，这些微生物介导着沿海湿地的元素循环。然而，这些微生物群落随共存红树林物种变化的程度仍不清楚。在本研究中，我们在 2019 年 5 月至 2020 年 12 月期间，通过六个采样时间点，系统地调查了单一红树林生态系统中五种红树林物种及相邻无植被滩涂的根际沉积物中的微生物多样性、群落组成和功能潜力。扩增子测序显示，微生物多样性和群落组成在时间上保持稳定，但在红树林物种间存在显著差异，植物身份分别解释了 α 多样性和群落组成总解释变异的 70% 和 60% 以上。系统共生分析进一步证实植物身份塑造了微生物群落组成（PACo，P < 0.01）。宏基因组分析显示，与甲烷、氮、硫和磷循环相关的物种特异性功能谱在红树林根际和滩涂沉积物中表现出不同的丰度模式。仅在Bruguiera gymnorrhiza 复合样本中甲烷氧化潜力较高，而Avicennia marina 复合样本显示出甲基营养型和乙酸裂解型甲烷生成基因的相对丰度更高。具体来说，同化硝酸盐还原和固氮途径在红树林根际中往往更丰富，而异化硝酸盐还原和硫氧化途径在滩涂中更丰富。我们的发现强调了植物身份在塑造根际微生物多样性和代谢潜力中的主导作用，为红树林对沿海元素循环的潜在物种特异性贡献提供了新的见解。

红树林, 根际, 微生物多样性, 生物地球化学循环, 系统共生