近日，國際微生物生態學頂級期刊ISME Journal （最新IF：9.664，一區TOP）在線發表了廈門大學海洋與地球學院與中國科學院城市環境研究所合作的最新研究成果“Biogeographic patterns of abundant and rare bacterioplankton in three subtropical bays resulting from selective and neutral processes”。這一研究以我國三個海灣為研究區，區分稀有和優勢細菌亞群落揭示了浮游細菌的地理分布格局和群落構建機制。

浮游細菌是水生態系統結構的主要組成部分，在保障物質循環和維持生態平衡方面發揮關鍵驅動作用。自然界浮游細菌群落中通常包括大量的低豐度稀有種，稀有種相對豐度小于萬分之一，長期以來其時空變化規律與機制基本處于研究認知盲區。稀有細菌具有功能冗余的作用，多樣性高而豐度低的稀有細菌組成的稀有生物圈可以當作“種子庫”，當環境條件發生變化時不適應環境的優勢細菌豐度下降，而更適應新環境的稀有細菌豐度升高，最終使生態系統結構和功能一直保持穩定健康狀態。然而，由于技術條件的限制，過去的研究主要集中在優勢細菌，卻沒有充分考慮稀有細菌及其時空動態。人們對稀有細菌在海洋生態系統中的多樣性和地理分布格局知之甚少，尤其是關于驅動它們生物地理分布格局的重要生態因子和過程仍亟待探究。近幾年高通量測序技術和多元統計方法的快速發展使稀有細菌的研究成為可能。

基于生態位理論（環境選擇）和中性理論（隨機擴散），作者定量評估并比較了中國三個海灣（深滬灣、東山灣和北部灣）的優勢和稀有浮游細菌群落組成和生物地理分布格局，揭示了環境選擇和中性過程對浮游細菌生物地理分布的相對貢獻與作用。結果顯示：1） 稀有和優勢細菌OTUs分別為15622和88，兩者在群落組成和多樣性等方面具有顯著的差異。2）稀有和優勢細菌亞群落存在大致相似的生物地理分布格局，且都具有顯著的距離-衰減關系；表明稀有細菌的空間分布可能受到與優勢細菌相似的生態機制驅動。3）稀有細菌在三個海灣內的共有種類較少 （僅占全部稀有OTUs的6.2%），而全部優勢細菌共同存在于三個海灣；表明優勢細菌的擴散能力強于稀有類群。4）環境選擇和中性過程都顯著影響稀有和優勢細菌群落的空間分布，其中中性過程的影響稍大于環境選擇。然而，稀有細菌亞群落變化的未解釋比例很高 （91.1%），暗示三個海灣內稀有細菌的空間分布受到更為復雜的生態過程與機制影響。

該研究工作得到國家自然科學基金、國家海洋局公益項目、福建省自然科學基金和廈門大學中央高校基本科研業務費等項目的資助。論文第一作者是廈門大學碩士生莫媛媛，通訊作者是廈門大學海洋與地球學院張文靜副教授和中國科學院城市環境研究所楊軍研究員。

文章鏈接: https://www.nature.com/articles/s41396-018-0153-6

(文、圖/莫媛媛)