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環境微生物宏基因組學研究組等在微生物群落穩定性的研究方面取得重要進展
文章來源:  |  發布時間:2018-01-25  |  【打印】 【關閉】  |  浏覽:次

  中國科學院生态环境研究中心中科院环境生物技术重点实验室环境微生物宏基因组学研究组在微生物群落的稳定性机制研究方面取得重要进展,为微生物多样性与生态系统功能关系的理解提供了新的见解,其研究结果近期在线发表在权威杂志Molecular Ecology上(2017,DOI:10.1111/mec.14356)。

  宏觀生態系統中生物多樣性和生態系統穩定性的關系理論已討論多年,但將這個理論應用于微生物生態系統中的適宜性實驗目前還很少,原因是環境微生物樣本複雜度高、物種多樣性高、難以處理。因此,探究群落的原位幹擾及建立高效可控的微生物群落模式系統是如今微生物組學研究中亟需要解決的問題之一。微生物電解池(MEC)中的生物膜群落有著適中的物種組成和易于處理的性能表征,爲我們驗證微生物群落中的生態理論提供了理想的模型平台。

  環境微生物宏基因組學研究組與廢水生物處理資源化研究組合作,以MEC爲模型系統,構建了不同微生物多樣性梯度的反應器,探究其生物膜群落在環境pH擾動下的恢複能力與生物多樣性之間的關系。結果表明,在宏觀特征上,生物反應器模型在pH擾動下,性能表現出了良好的彈性恢複能力。同時,多樣性水平高的生物膜群落在功能上可以較快恢複,說明其響應環境幹擾時具有更好的恢複性。通過運用分子生態網絡分析發現,在恢複時間較長的微生物生物膜群落中,地杆菌(Geobacter)和甲烷短杆菌(Methanobrevibacter)兩個優勢菌屬之間的負相互作用明顯增多,意味著關鍵功能類群的內部資源或空間競爭可能會對生物膜群落的恢複力産生顯著影響。這些結果支持了宏觀生態系統中生物多樣性與生物系統穩定性的相關理論,也表明MEC反應器可以作爲模式系統可用于微生物生態學的研究。

  该研究得到了中國科學院前沿科学重点研究项目、科技部水专以及中國科學院战略性先导科技专项B项目的支持。文章的第一作者是研究组的博士研究生冯凯。

   
                                                    

                                           网络方法揭示地杆菌和甲烷短杆菌在不同多样性水平的群落中的竞争关系

                 

                                                                                                               中國科學院环境生物技术重点实验室

                                                                                                                                2017年9月30日


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