Environ Microbiol:中科院生态中心邓晔研究组发表微生物群落物种互

摘要 : 中国科学院生态环境研究中心环境生物技术重点实验室邓晔研究组与美国俄克拉荷马大学环境基因组研究所等单位合作，在微生物群落物种互作网络的研究方面取得新进展。

中国科学院生态环境研究中心环境生物技术重点实验室邓晔研究组与美国俄克拉荷马大学环境基因组研究所等单位合作，在微生物群落物种互作网络的研究方面取得新进展。近期该研究组在放射性重金属铀污染的地下水修复系统中，运用分子生态网络的研究成果在线发表在环境微生物杂志Environmental Microbiology上。

绝大部分微生物群落生态学的研究多集中在微生物群落的多样性水平、各门类微生物分布特征和与环境因素的相互关系之上，而对微生物各物种间的互作网络关系一直缺乏足够的认识，一方面是由于微生物的相互作用复杂多变且难于观察，而另一方面也是缺乏足够的数据和相应的数据挖掘方法。随着高通量分子技术在环境微生物和微生物生态研究领域的快速推广，近两年来微生物物种间的网络关系研究逐渐引起了广泛的关注，而邓晔和清华大学千人特聘教授周集中等创建的分子生态网络分析方法(molecular Ecological Network analysis, MENA)由于其极高的准确性和容错率在诸多的网络分析方法中逐渐脱颖而出，得到了广泛的应用。据统计，该方法发表后的两年多时间里，使用该方法发表的SCI研究文章已高达13篇，发表杂志囊括生态学、微生物学和土壤学的诸多权威杂志。研究者运用该方法在农田、湿地、海洋、牲畜养殖等多方面的研究中发现微生物间的互作关系与周围的环境有着密切的关联，同时网络的拓扑结构在一定程度上还可以表征土壤、水体和宿主的“健康”程度。该方法的开放使用平台现有使用者超过400余名。

早前，邓晔与周集中等合作，在一个放射性重金属铀污染的地下水修复系统中，成功地运用高通量基因芯片GeoChip监控微生物群落的随时间的变化过程。随后，邓晔针对该实验的时序数据改进了MENA的算法，成功地揭示出硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria, SRB)在这一环境修复过程中的重要地位，并且由于SRB与其它物种的关系表现为大量的互斥作用，表明微生物群落中的竞争关系在环境修复过程中变得更加激烈，最终这种物种间的相互竞争导致了物种数量的相对下降，随着环境修复的进行微生物群落的多样性才逐渐得以恢复。该研究对运用微生物群落监控环境修复过程和效果也有着一定的指导价值。

原文链接：

Network succession reveals the importance of competition in response to emulsified vegetable oil amendment for uranium bioremediation

原文摘要：

Discerning network interactions among different species/populations in microbial communities has evoked substantial interests in recent years, but little information is available about temporal dynamics of microbial network interactions in response to environmental perturbations. Here, we modified the random matrix theory-based network approach to discern network succession in groundwater microbial communities in response to emulsified vegetable oil (EVO) amendment for uranium bioremediation. Groundwater microbial communities from one control and seven monitor wells were analysed with a functional gene array (GeoChip 3.0), and functional molecular ecological networks (fMENs) at different time points were reconstructed. Our results showed that the network interactions were dramatically altered by EVO amendment. Dynamic and resilient succession was evident: fairly simple at the initial stage (Day 0), increasingly complex at the middle period (Days 4, 17, 31), most complex at Day 80, and then decreasingly complex at a later stage (140–269 days). Unlike previous studies in other habitats, negative interactions predominated in a time-series fMEN, suggesting strong competition among different microbial species in the groundwater systems after EVO injection. Particularly, several keystone sulfate-reducing bacteria showed strong negative interactions with their network neighbours. These results provide mechanistic understanding of the decreased phylogenetic diversity during environmental perturbations.

DOI: 10.1111/1462-2920.12981

作者：邓晔

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