湿地生态系统的稳定性该如何维持？微生物又在其中扮演了怎样的角色？为了更加全面地了解湿地生态功能，北京林业大学的何晓青老师带领她的团队，利用全长16S技术深入发掘了微生物多样性菌落在湿地环境中的特点，并于近日在science of the total environment发表了这篇题为Deciphering the diversity patterns and community assembly of rare and abundant bacterial communities in a wetland system的文章（IF=7.9）。诺禾致源提供了全长16S测序与分析工作。

研究背景

微生物群落中，高、低丰度物种在生态系统中具有截然不同的特征和功能。对河流和水库的研究表明，高丰度物种往往与污染物降解、促进养分循环与维持生态系统平衡有关；低丰度物种的功能更多是硫酸盐还原，有机物降解等。然而，湿地生态中的微生物格局还未被深入发掘，因此，此项研究旨在探索湿地中细菌的群落结构和生态功能，揭示复杂的湿地菌落共生网络。

研究思路

研究选取了不同湿地类型的水体，进行了16S全长测序（由诺禾致源提供），具体的研究思路如下：

关键结果

1. 揭示了湿地生态系统中高、低丰度物种差异

图1 丰富和稀有分类群的多样性和共生组成。（A）物种丰富度（B）香农指数（C）β多样性（D、 E）湿地中稀有和丰富的群落分布

全长16S测序得到了高准确度的OTU物种注释结果，研究发现：

a) 不同位置的湿地水体中，其微生物物种大致分为三类：丰富分类群（高丰度物种），稀有分类群（低丰度物种）以及相对丰度介于其中的分类群（inter）。

b) 丰富分类群主要有变形杆菌、拟杆菌、蓝藻、放线菌等，这些淡水生态系统中典型的门，且有分解有机物的功能。

c) 稀有分类群的组成更加丰富，多样性指数更高，例如脱氯单胞菌、黄杆菌等，它们的功能体现在亚硝酸盐反硝化，硝酸盐还原等方面。

2. 低丰度物种对维持湿地生态稳定至关重要

图2 湿地系统共生网络 （A）门水平共生网络（B）模块结构（C）丰富和稀有物种的共生网络特点，每个亚群落之间的外部（黑色数字）和内部连接显示在右下角。（D）不同模块的物种分布 （E）每个模块在门水平的组成 （F）丰富分类群与稀有类群拓扑特征的比较。

基于全长16S的结果构建共生网络，研究发现了低丰度物种的重要作用：

a) 稀有分类群与丰富分类群之间的相互作用，可以作为抵御环境波动的缓冲，有助于恢复被污染干扰的细菌群落结构。

b) 非低丰度物种之间的相互作用频率高于稀有分类群与非稀有分类群之间的频率，两者一起，扮演着维持生态稳定的重要角色。

此外，研究还通过建立确定性与随机过程模型，发现TN（水体中氮的总量）推动了由同质选择支配的稀有分类群的组装；而随机过程主导了丰富分类群的组装。