海岸梯度与人为干扰驱动海南滨戟（Heliotropium arboreum）根际微生物组的分异格局

《Frontiers in Microbiology》：Coastal gradients and human disturbance shape bacterial and fungal rhizosphere microbiomes of Heliotropium arboreum in Hainan, China

本研究通过多站点海岸带梯度采样，系统解析了先锋灌木滨戟根际细菌与真菌群落的组成、多样性及环境驱动机制。结果表明，细菌群落具有更高的丰富度与稳定性，而真菌对盐度、养分（如AK、TN、SOC）及人为干扰响应更敏感；土壤pH与NO3?是细菌结构的关键调控因子。研究揭示了微生物功能互补（如分解与氮循环）对植物逆境适应的支撑作用，为海岸带生态修复提供微生物学依据。

　　

引言

海岸生态系统作为海陆交错带，其盐度、养分和土壤质地的陡峭梯度深刻影响植物与微生物群落的组装。海南分布的先锋灌木滨戟（Heliotropium arboreum）在珊瑚沙和礁岩衍生土壤中形成带状植被，其在贫营养、高盐环境中的持久性暗示其依赖根际微生物组获取养分和抵抗胁迫。尽管滨戟的生态重要性显著，其根际微生物的结构与功能机制仍未被充分解析。本研究通过整合高通量测序与土壤理化分析，旨在阐明滨戟根际微生物组的空间分异规律、关键环境驱动因子及人为干扰的影响。

材料与方法

在海南七处海岸站点设置海向至内陆的带状样方（如赵述岛A、永兴岛B等），每站点采集63份复合土壤样本。土壤DNA通过PowerSoil试剂盒提取，分别使用ITS全长引物和16S rRNA V4–V5区引物扩增真菌与细菌群落。序列经OTU聚类（97%相似度）和SILVA/UNITE数据库注释后，利用R语言进行多样性分析、NMDS排序和冗余分析（RDA），并结合FUNGuild与BugBase进行功能预测。

结果

微生物组成与多样性模式

细菌群落丰富度（OTUs约30万）和均匀度均高于真菌（OTUs约2.4万），且表现出更强的空间稳定性。真菌群落中子囊菌门（Ascomycota）占主导，优势属为镰刀菌（Fusarium）、曲霉（Aspergillus）和被孢霉（Mortierella）；细菌以变形菌门（Proteobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetota）为主，关键属包括寡养单胞菌（Stenotrophomonas）和罗尔斯通菌（Ralstonia）。显示站点间真菌特有类群数量差异显著，如旅游岛Wuzhizhou（W）和近公路的Danzhou（D）具有独特真菌群落，暗示人为干扰的筛选作用。

α与β多样性分析

从海向（a样方）至内陆（c样方），微生物α多样性显著上升，真菌的梯度响应更强烈。细菌在D和M站点 richness最高，可能与营养输入相关；真菌在W和C站点最丰富。印证了海岸梯度对微生物定殖的过滤效应。NMDS分析表明真菌群落按站点明显分离，而细菌聚类更均匀，进一步凸显真菌对环境异质性的高敏感性。

环境关联与功能预测

RDA与热图分析揭示真菌群落结构与速效钾（AK）、全氮（TN）和土壤有机碳（SOC）显著相关，尤其是镰刀菌和曲霉与TN、SOC呈正相关；细菌群落主要受土壤pH（7.468–9.613）和硝酸盐（NO₃^?）驱动。直观展示了养分与pH的分选作用。功能预测显示，干扰强烈的W和D站点病原相关功能富集，而未干扰站点以腐生和养分循环类群为主。

讨论

多样性差异与环境适应性

细菌的高多样性与稳定性源于其代谢广谱性和快速增殖能力，而真菌因依赖植物碳源且对盐度、养分波动敏感，更易受局部环境过滤。海岸至内陆的梯度中，盐度降低、有机质积累和植被复杂化共同拓宽微生物生态位，促进多样性上升。

人为干扰的生态效应

旅游活动（如W站点）和交通干扰（如D站点）通过改变土壤结构、引入外源养分，促使 Opportunistic 真菌（如镰刀菌）增殖，而敏感类群（如Trichosporon）衰退，导致群落病原潜能升高。这种扰动诱导的功能偏移可能削弱土壤健康与植物抗性。

环境驱动因子的分异

真菌对AK、TN、SOC的强响应反映其作为分解主体对养分的依赖；细菌受pH和NO₃^?调控则凸显其在氮循环中的核心作用。二者驱动因子的差异揭示了微生物功能互补对海岸带物质循环的协同贡献。

结论

滨戟根际微生物组在海岸梯度与人为干扰共同塑造下，形成细菌稳定、真菌敏感的响应格局。真菌群落受养分因子主导，细菌受pH和硝酸盐调控，二者通过功能互补支持宿主在逆境中的存活。人为干扰通过提升病原潜能威胁生态稳定性，强调在海岸带管理中需关注微生物功能平衡的维护。