中大新聞網訊（通訊員李文均）干旱、半干旱荒漠區約占地球陸地總面積的41%，承載著30%以上的世界人口，是對于氣候變化和人類活動影響最敏感的地區之一。我國也是荒漠化程度嚴重的國家，荒漠區占我國國土面積約45%。荒漠區微生物在維持全球生物地球化學循環、影響氣候和應對全球環境變化方面發揮著重要作用。然而，對我國荒漠生態系統中的微生物群落多樣性，地理分布格局，群落構建過程及其驅動機制，目前研究依然知之甚少。
中山大學生命科學學院李文均課題組董雷等人前期在我國西北荒漠主要分布區，包括八大沙漠（塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠、庫姆塔格沙漠、柴達木盆地沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠、庫布齊沙漠）及其周邊區域進行了大規模的野外樣品采集工作（圖1a），測定了其生物及非生物參數指標，并利用高通量測序技術獲取不同微生物類群（細菌、真菌、原生生物）的序列信息。通過耦合氣候、地理、理化參數和物種組成等信息，以探尋不同干旱程度的荒漠生態系統（極端干旱荒漠、干旱荒漠、半干旱荒漠）中各微生物類群的地理分布特征，響應規律及驅動其群落構建的內在、外在因素。
結果顯示，不同干旱模式（半干旱、干旱和極端干旱）導致沙漠生態系統環境異質性發生了明顯變化，不同微生物類群也呈現不同的地理分布格局（圖1b）。同時，微生物多樣性也隨著干旱度的增加而減少（圖1c），且環境異質性也對不同干旱生態系統下微生物多樣性的影響很大。
圖1. 采集樣點示意圖及微生物多樣性
進一步利用典范對應分析法（CCA）比較不同沙漠生態系統下細菌、真菌和原生生物的多樣性與環境異質性/土壤理化性質的關系。細菌和原生生物具有類似的分布格局，即在半干旱和干旱荒漠中相對聚集，并與極端干旱荒漠明顯區分開來。真菌則在不同荒漠中均有較大的差異（圖2）。有趣的是，通過耦合主要類群相對豐度與干旱度數值的相關性，我們研究發現區分極端干旱和干旱生態系統的閾值0.8也是大多類群相對豐度變化的拐點值。某些真菌（如糞殼菌綱）和原生生物（纖毛亞門）的豐度則隨著干旱程度的增加而升高（圖2），表明這些微生物可能具有耐受極端干旱環境壓力的能力。
圖2. 各微生物類群主要驅動因子及Top10豐度類群隨干旱程度的變化趨勢
此外，微生物群落組裝過程分析表明細菌的群落構建主要受同質化選擇的影響，而真菌和原生生物則主要受擴散限制模式的驅動。共現網絡分析顯示，極端干旱和干旱條件下的細菌和真菌群落更加緊密，與原生生物相比，它們之間的正相關性更高，原生生物群落則在半干旱條件下表現出更緊密的互作關系網絡（圖3）。
圖3. 不同荒漠生態系統中各微生物群落的共現關系網絡
圖4. 不同微生物類群的群落構建結構方程模型
綜上所述，本研究通過多種證據揭示了我國不同荒漠生態系統下生境專一化對微生物（細菌、真菌和原生生物）群落多樣性、組成、組裝模式和共現網絡的影響（圖4），為進一步的分離培養目標微生物類群及應用基礎研究打下了堅實的理論基礎。
近日，該成果以“Aridity drives the variability of desert soil microbiomes across north-western China”為題在國際環境科學期刊Science of the Total Environment上發表，中山大學生命科學學院董雷特聘副研究員為文章第一作者，李文均教授為通訊作者，中山大學生命科學學院為第一署名單位。本課題研究得到國家自然科學基金、第三次新疆科學考察計劃、廣東省基礎與應用基礎研究基金和廣東省重點研發計劃的支持。
