原题：Environmental stress mediates groundwater microbial community assembly
通讯作者：Jizhong Zhou
第一单位： Institute for Environmental Genomics, University of Oklahoma, Norman, OK, USA. 2 School of Biological Sciences, University of Oklahoma, Norman, OK, USA
期刊：Nature Reviews Microbiology
时间：2024
论文链接： https://doi.org/10.1038/s41564-023-01573-x
文章摘要
群落组装(community assembly)是菌群组成与结构在确定性过程和随机性过程共同作用下发生的变化。环境因素对群落组装的影响仍不明确。在本研究中，针对一个前核废料处理场，作者采集其地下水微生物群落样本，测量了200多个生物地球化学变量。通过这些数据提出了一个理论框架，以探究群落组装过程与环境压力之间的关系。研究结果表明，随机组装过程对于塑造群落结构至关重要（平均＞60%），但其相对重要性随着环境压力的增加而减小。扩散限制（dispersal limitation）以及与随机出生和死亡有关的菌群“漂变”呈现与pH、钴和钼的浓度呈现负相关关系。该研究强调了关注扩散限制和环境异质性在生态系统修复和管理中的重要性。
主要内容
1、群落组装过程与环境压力之间的关系
2、确定性过程与随机性过程的相对重要性
污染源附近的采样点压力最高，随着离污染源距离增加，压力逐渐减小。高压力区域显示出更强的异质选择作用，而低压力区域则表现出更显著的扩散限制。总体而言，异质选择和扩散限制是塑造地下水微生物群落的重要过程，并且这些过程的相对重要性随着环境压力的变化而变化。
随着环境压力的增加，确定性过程（如选择）的重要性显著增加，而随机性过程（如漂变和扩散限制）显著减少。在高压力水平下，群落组装主要由环境选择驱动，而在低压力水平下，随机过程占主导地位。这表明环境压力是决定地下水微生物群落结构的重要因素。
4、不同系统发育类群的组装机制差异
扩散限制和异质选择在大多数系统发育组中起主要作用，而均质选择和均质化扩散的影响较小。异质选择主要影响γ-和α-变形菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和疣微菌门的群落组装，而扩散限制对这些门类以及未分类门类的影响较大。这表明，不同微生物类群在面对环境压力时，群落组装过程存在显著差异。
5、与群落组装过程有关的主要环境因子
异质选择与多种环境变量（如pH值、钴、钼和铕）存在显著关联，而均质选择、均质化扩散和漂变与环境变量的相关性较弱。这表明特定环境因子在决定地下水微生物群落的组装过程中起关键作用，尤其是异质选择受到多种环境因子的强烈影响。
图4 与组装过程显著相关的环境变量
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来源|浙江大学环境微生物课题组
推文作者|董炽斐
责任编辑|朱林
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