ISME：北冰洋中部融化所形成的微咸盐水的细菌群落结构
智利学者Beatriz Díez等人于2018年9月18日于《The ISME Journal》上发表题目为《Bacterial community structure in a sympagic habitat expanding with global warming: brackish ice brine at 85–90 °N》的文章。该研究首次报道了北冰洋中部融化所形成的微咸盐水的细菌群落结构。
研究摘要
在过去的几十年里，北冰洋中部（CAO）海冰融化的体积比过去80万年还要多。并且，融化所形成的咸盐水在夏季不断扩大。
本研究首次报道了这种盐水中细菌群落的结构。结果表明：（1）它们由嗜冷极端微生物组成，其中许多与北极和南极地区已知的种系有关。（2）在所有分类水平（纲水平到属水平）中，主要的细菌种类以及由罕见的生物圈表明融化形成的微咸盐水（IB;盐度2.4-9.6）和冰海水（冰即可融化所获得的海水，IB;盐度2.4-9.6）之间的菌群群落结构存在强烈差异。（3）IB中的优势菌种与Candidatus Aquiluna和Flavobacterium相关，SW中的优势菌种与Balneatrix和ZD0405相关，Halomonas，Polaribacter和Shewanella在两者中都存在。对贫营养型CAO的meta分析显示，在融化的海水中以Flavobacteriia为主，在固体冰中以Flavobacteriia，Gammaproteobacteria为主，在海水中以Flavobacteriia，Gammaproteobacteria，Betaproteobacteria，和放线菌门为主，在SW中以Alphaproteobacteria为主。
根据研究结果，我们预计，由于夏季融水产量的增加，放线菌门和Betaproteobacteria在CAO中的作用将随着全球变暖而增加。IB含有比SW更多的细菌类别，可作为细菌多样性的保险库，可在环境条件发生变化时充当招募基地。
文中主要图片说明
图1 北冰洋中部（CAO）12个采样站的地理位置图。白色圆圈表示收集微咸盐水（IB）样本的8个站点，绿色圆圈表示收集了刚融化的冰海水（SW）样本的4个站点。12号站位于北极区。
图2 基于相对丰度≥0.01％的161个OTUs的系统发育树，所有样品属于变形菌门，拟杆菌门和放线菌门。外部彩色环表示分类（纲水平）。 每个采样站的OTUs的相对丰度用黑色[微咸盐水（IB）]和红色[刚融化的冰海水（SW）]表示，采样站顺序（从圆圈的内部到外部）分别为：SW4, SW6, SW11, SW20, IB7, IB12, IB14, IB15, IB16, IB18, IB21, IB23。 引导值（范围从0.8到1.0）由点大小表示。
图3 北冰洋中部（CAO）微咸盐水和刚融化的冰海水中的群落组成。八个微咸盐水样品用前缀IB表示，然后是采样站号，四个刚融化的冰海水样品用前缀SW表示，然后是采样站号。a：细菌纲水平的相对OTU丰度。相对丰度在0.01-0.50％之间的包括154个较不常见的细菌纲Deltaproteobacteria，Bacteroidetes（Saprospiria，Sphingobacteriia，Cytophagia），Verrucomicrobia（Opitutae，Verrucomicrobiae），Marinimicrobia（AB16，也称为SAR406），Acidobacteria（Acidimicrobiia），Firmicutes（Bacilli）和蓝细菌（Nostocaceae）。b：基于Bray-Curtis相异性的26个最丰富的OTUs（所有样本的相对丰度≥1.0％）的分层聚类树形图。热图中的颜色说明了每个采样站的每个OTU的相对丰度。a中的采样站根据b中的聚类结果排列。
图4 稀有生物圈的丰富度和多样性。2535稀有生物圈OTUs（相对丰度<0.01％）被细分为在微咸盐水（IB）或刚融化的冰海水（SW）或两个栖息地（IB + SW）中都存在。a：维恩图显示OTU多样性。b：科水平的多样性（独特稀有生物圈OTU总数的百分比）和丰富度（稀有生物圈OTU序列总数的百分比）
图5 北冰洋中部（CAO）中菌群的网络分析图。a：所有OTUs（2715个）的网络分析图。b： 180个OTUs（相对丰度≥0.01％）的网络分析图。a中的红色矩形标记了在微咸盐水（IB）和刚融化的冰海水（SW）中共存在的菌群，其中大部分在b图中都存在且丰度较高。顶点（圆圈）表示OTUs，边缘（线）表示OTUs之间的非随机重要关联。圆圈的颜色表示分类，圆圈周围的圆圈表示栖息地。 白色方块代表生物和生物变量; 变量后的括号中的数字分别表示网络a和b的相应变量的连接数。DIN，PON和POP不产生或仅产生一个连接，并且未在网络中显示。
图6 北冰洋中部（CAO）的已融化的咸盐水和冰海水中细菌群落结构的Meta分析。a：优势细菌纲的相对丰度。Bacteroidetes主要由Flavobacteriia组成。 当古菌被列入公布的数据时，它们被排除在外，相对丰度被调整为仅包括细菌。b优势细菌属/进化枝的重叠。选择被鉴定为属级别且相对丰度≥1.0％的OTU，对每个栖息地标准化为100％并绘制在一起。
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