網(wǎng)絡(luò)方法揭示地桿菌和甲烷短桿菌在不同多樣性水平的群落中的競爭關(guān)系

*生態(tài)環(huán)境研究中心中科院環(huán)境生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧曄研究組，在微生物群落的穩(wěn)定性機(jī)制研究方面取得進(jìn)展，為微生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的理解提供了新見解，研究結(jié)果在線發(fā)表在 Molecular Ecology 上。

宏觀生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系理論已討論多年，但將這一理論應(yīng)用于微生物生態(tài)系統(tǒng)中的適宜性實(shí)驗(yàn)較少，原因是環(huán)境微生物樣本復(fù)雜度高、物種多樣性高、難以處理。因此，探究群落的原位干擾及建立可控的微生物群落模式系統(tǒng)，是微生物組學(xué)研究中亟待解決的問題之一。微生物電解池（MEC）中的生物膜群落有適中的物種組成和易于處理的性能表征，為驗(yàn)證微生物群落中的生態(tài)理論提供了理想的模型平臺。

鄧曄研究組與王愛杰研究組合作，以 MEC 為模型系統(tǒng)，構(gòu)建了不同微生物多樣性梯度的反應(yīng)器，探究其生物膜群落在環(huán)境 pH 擾動(dòng)下的恢復(fù)能力與生物多樣性之間的關(guān)系。研究表明，在宏觀特征上，生物反應(yīng)器模型在 pH 擾動(dòng)下，性能表現(xiàn)出了良好的彈性恢復(fù)能力。同時(shí)，多樣性水平高的生物膜群落在功能上可較快恢復(fù)，說明其響應(yīng)環(huán)境干擾時(shí)具有更好的恢復(fù)性。通過運(yùn)用分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，在恢復(fù)時(shí)間較長的微生物生物膜群落中，地桿菌（Geobacter）和甲烷短桿菌（Methanobrevibacter）兩個(gè)優(yōu)勢菌屬之間的負(fù)相互作用明顯增多，意味著關(guān)鍵功能類群的內(nèi)部資源或空間競爭可能會(huì)對生物膜群落的恢復(fù)力產(chǎn)生顯著影響。這支持了宏觀生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性與生物系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關(guān)理論，也表明 MEC 反應(yīng)器可作為模式系統(tǒng)用于微生物生態(tài)學(xué)的研究。