《Environmental Microbiology Reports》：Comparison of Spatio-Temporal Dynamics and Composition in Size-Fractionated and Unfractionated Northwestern Atlantic Microbial Communities
编辑推荐：
本文通过比较粒径分馏（>3μm和0.2-3μm）与未分馏（>0.2μm）样本在浮游植物春季水华期间的微生物群落动态，系统评估了分馏方法对群落多样性表征的影响。研究发现，通过DNA浓度加权合并分馏样本（SL）与未分馏样本（W）在群落组成和丰富度上高度相似，而>3μm的大粒径分馏（L）群落独特性显著。研究证实分馏合并策略可有效提升稀有类群检出率，尤其在环境动态期（如水华期）能更精准揭示粒径特异性生态位差异。
引言
海洋微生物群落作为地球生态系统的核心组成部分，通过其形态、生理和代谢多样性驱动碳与营养元素的生物地球化学循环。本研究以西北大西洋贝德福德盆地（Bedford Basin）为研究区域，针对2022年1月至4月浮游植物春季水华期间采集的每周水体样本，系统比较了粒径分馏（依次通过3μm和0.2μm滤膜）与单步未分馏（直接通过0.2μm滤膜）取样策略对微生物群落表征的影响。通过通用引物同步扩增原核生物16S rRNA基因和真核生物18S rRNA基因，分析了未分馏样本（W）、分馏样本（小粒径S：0.2-3μm；大粒径L：>3μm）以及分馏后合并样本（SL）的群落组成差异。
材料与方法
研究在16周内从5个深度（1、5、10、30、60米）共获取79组样本。分馏合并样本（SL）通过DNA浓度加权计算各ASV的相对丰度，其公式为：
SLCij= (OijS× DNAjS+ OijL× DNAjL) / (DNAjS+ DNAjL)。
同时选取18个样本进行测序前合并（P组），以评估合并时机对结果的影响。数据分析采用DADA2降噪生成ASV，基于Aitchison距离和Bray-Curtis相异度评估群落差异，并通过ANCOM进行差异丰度分析。
结果
环境动态与群落响应
水华期（第9-16周）叶绿素a浓度升至12.3μg/L，伴随营养盐消耗，群落丰富度显著降低。原核生物占据总序列库的86.5%，其SL与W样本的群落结构相似性最高（PERMANOVA检验p>0.05），而L分册独特性突出，如颗粒附着型Bacteroidota（如Ulvibacter）的相对丰度显著升高。
粒径分馏对多样性的影响
SL样本因测序深度叠加具有最高ASV数量（原核生物6120个），但标准化后与W样本无显著差异。稀有ASV（相对丰度<0.004）在分馏样本中检出率更高，如硫氧化细菌SUP05clade Thioglobaceae在60米深度的S分册中特异性富集。
时间动态与分馏策略比较
水华期SL与W的Bray-Curtis距离显著增加，表明环境扰动下分馏样本能更敏感捕捉粒径特异性变化。合并策略（SL与P）与W的Aitchison距离无统计学差异，证实测序前后合并均能有效还原未分馏样本特征（图6）。差异丰度分析显示SL与W间仅2个ASV存在显著差异，进一步支持合并样本的可靠性。
讨论
分馏策略的生态学意义
粒径分馏通过物理分离增强了稀有类群（如化能自养菌SUP05）的检测灵敏度，尤其在群落多样性较低的水华期。L分册中颗粒附着类群（如OM_190）的动态变化在未分馏样本中被稀释，凸显分馏对生态功能解析的价值。
方法学优化建议
对于优势类群研究，单步过滤（W）即可满足需求；而对稀有类群或粒径特异性功能分析，分馏后DNA浓度加权合并（SL）可在保证数据可比性的前提下提升分辨率。通用引物扩增导致的真核生物低覆盖率（仅占0.8%）提示需谨慎解读相关结果。
结论
粒径分馏合并样本可高度还原未分馏样本的群落结构，为跨研究数据整合提供标准化方案。分馏策略在环境动态期能有效揭示粒径相关的生态位分化，但其应用需权衡检测目标与成本效益。
