研究揭示砷胁迫下底栖蟹类为微生物提供生态庇护

研究揭示砷胁迫下底栖蟹类为微生物提供生态庇护

近日，中国科学院南海海洋研究所研究员张黎团队与海南大学副研究员侯冬伟团队合作，揭示了砷胁迫下底栖蟹类宿主为环境微生物提供生态庇护的作用。相关成果近日发表于《环境科学与技术》。

当期期刊副封面。研究团队供图，下同

环境胁迫通常降低微生物群落生物多样性，这是环境过滤理论的基本预期。但以往研究多聚焦单一生境，跨异质生境的微生物扩散能否维系区域生物多样性，长期被忽视。研究团队以红树林河口代表性底栖甲壳类拟穴青蟹为宿主模型，将原位海水与蟹转移至室内，设置对照及10、25、50 μg/L砷暴露梯度，浓度在国际水质标准范围内。

结果显示，砷胁迫下水体细菌丰度下降15%至49%、多样性指数下降20%至60%；宿主肠道细菌丰度增加43%至119%、多样性指数上升30%至60%，两生境总量相对稳定。这表明砷胁迫并未减少微生物物种本身，而是改变其在生境间的相对位置。水体砷以高毒无机形态为主，肠道以低毒有机砷为主，宿主由此为水体微生物提供了低毒庇护环境。

砷胁迫下宿主肠道作为水体微生物避难所并促进区域群落恢复。

群落组装分析表明，水体异质选择贡献由3%升至35%，可扩散类群达50%；肠道内同质选择与扩散限制同步增强，迁入类群向宿主群落特征收敛，表明宿主对环境微生物具有生态庇护作用。团队进一步分离培养31株细菌，设置含无宿主组的四组对照验证：无宿主胁迫水体中可扩散细菌被直接清除，有宿主组则在肠道富集存活，并在宿主转入无砷水体后重新释放，表明宿主对微生物的储存与释放机制对元群落韧性具有重要作用。

该研究通过实验证实，污染胁迫下宿主肠道可作为环境微生物的庇护所，微生物以跨生境扩散方式维持区域多样性并促进群落恢复。由于单一生境观测可能高估环境过滤导致的多样性丧失，以单一物种毒性终点建立的水质标准在评价微生物层面风险时可能不够充分，这为污染生态风险评估与标准修订提供了新依据。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c06808

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