探究北极冰川前沿初始发育阶段土壤中微生物群落的物种结构与代谢潜能状况
近日，上海交通大学海洋学院张宇研究员指导的硕士生田琛在环境微生物领域经典期刊《Microbial Ecology》上发表题为“Microbial Community Structure and Metabolic Potential at the Initial Stage of Soil Development of the Glacial Forefields in Svalbard”的研究论文。
由于冰川退缩，原本覆盖在冰川下的区域暴露出来逐渐形成新生土壤，该区域被称为冰川前沿。微生物是冰川前沿土壤的最初定居者。对其群落组成与代谢潜能的研究不仅可以揭示当地的元素循环特征，也能为理解隐藏在冰川内部的生态系统提供证据。
在本研究中，项目组采集了北极斯瓦尔巴德群岛 Aldegondabreen，Austre Gronfjordbreen，Pedersenbreen 三条冰川前沿的10份土壤样本，基于16S rRNA基因与宏基因组数据对该区域的微生物群落进行了深入分析。结果表明，Burkholderiales与Micrococcales是该区域的优势菌群，异化硝酸盐还原与反硝化是群落中主要的氮代谢途径。对从宏基因组数据中得到的214个宏基因组组装基因组的分析表明，41%的组装基因组具有将硝酸盐和亚硝酸盐用作电子受体的代谢潜能。硫化物和硫代硫酸盐氧化、H2和CO氧化等相关的关键基因，以及应对低温、寡营养等极端环境压力的关键基因在微生物群落中都被广泛检测到。这一结果揭示了冰川前沿土壤微生物群落具有灵活多样的代谢和压力适应潜能以应对极端并快速变化的环境。
图1. 样本中的细菌物种多样性
图2. 基于宏基因组分析得到的氮代谢与硫代谢的关键基因的相对丰度示意图
田琛为本文第一作者，张宇为通讯作者。本研究获得国家自然科学基金、上海交通大学基础研究特区计划等项目的支持。