近日🚦，美國微生物學會刊物mSystems在線刊登了EON体育4平台💆‍♀️、微生物代謝國家重點實驗室與合作單位法國裏昂中央理工大學及華東理工大學在土壤菌群的群落構建機製方面的最新研究論文“Variability in the response of bacterial community assembly to environmental selection and biotic factors depends on the immigrated bacteria as revealed by a soil microcosm experiment”。 上海交大EON体育4平台博士生吳曉剛為論文第一作者，張曉君研究員為通訊作者🤼‍♂️💑。

在微生物群落的構建過程中👎🏿，菌群的遷入（immigration）和環境選擇（environmental selection）被認為會影響菌群的結構🥖。已有研究結果中，一部分研究論文支持環境選擇是決定群落結構的首要因素，認為菌群的構建是基於環境因素和營養水平的確定性過程👩🏽‍🏭；而另一部分研究論文則認為遷入菌群是決定群落結構的首要因素，即細菌群落的構建是由那些能夠進入其生活環境的微生物種類決定的。由此可以發現，在不同的研究中，菌群的遷入過程和環境選擇的相對重要性是不同的👩🏻‍🌾🖋。而造成這種不確定性的原因也一直是困惑學術界的問題。

在該項研究中🙅🏼，研究小組模擬群落構建的過程，探究了接種物因素和受體因素分別在群落構建中的相對重要性。具體地，研究小組采集了來自農田（ONS）和受較嚴重汙染的工業用地（ACS）兩種環境的土壤🎭🧻，以滅菌土壤作為受體，未滅菌土壤作為接種物🤐，分別進行了交換接種和自我接種培養實驗，並以高通量測序技術分析獲得樣品群落的組成結構。

結果表明，影響菌群結構的首要關鍵因素是接種物類型📠，其次才是受體類型和理化因素。本研究中兩種接種物的菌群多樣性差異顯著，且都有多樣的不同類型的生態等價細菌（ecologically equivalent bacteria）。生態等價細菌是指可以適應不同土壤環境的細菌，而非等價細菌則只能適應特定土壤環境。基於beta多樣性分析和方差分解分析的結果🚋，論文提出了菌群構建機製的模型（如下圖）。當接種物中含有多種不同種類的生態等價細菌時，接種物因素決定了群落結構⚪️，此時遷入菌群的解釋度是高於環境選擇的。與之相反的是5️⃣，當接種物中只含有相同種類的生態等價細菌時，土壤受體類型與理化條件會篩選出接種物中各自對應的非等價細菌🫏，使得不同受體的菌群出現差異，此時環境選擇過程成為群落結構的決定因素🧏🏽‍♂️。因此👩‍🦱，在自然環境中，當遷入菌群顯著不同時🟪，菌群中含有相異的生態等價細菌🧑‍🔧，遷入的菌群比環境選擇在群落構建過程中更加重要👨🏿‍🏭。而當遷入菌群的組成相似時✸🪩，菌群中含有相同的生態等價細菌，環境選擇的效應就會在菌群構建過程中更為明顯🤦🏻‍♀️。

該論文首次闡明了以往研究中以遷入菌群和環境選擇解釋群落構建機製時結果存在差異性的原因，以多維的思路解析了土壤菌群的群落構建機製🧑🏽‍⚕️🍝。論文將有助於為操控復雜菌群的構建、維持和高效功能發揮提供理論指導。

該研究項目獲得國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。

論文鏈接：https://msystems.asm.org/content/4/6/e00496-19