近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室近海生态环境与生态安全研究团队在污染胁迫下微生物生态适应机制研究领域取得重要进展。相关研究成果以“Host gut acts as a refuge for water microorganisms facilitating microbial diversity recovery in aquatic environment under arsenic stress”为题，发表在环境科学领域期刊Environmental Science & Technology（IF=12.2）上，并当选为副封面文章（图1）。

图1 副封面图

研究背景

环境胁迫通常降低微生物群落生物多样性，这是环境过滤理论的基本预期。但以往研究多聚焦单一生境，跨异质生境的微生物扩散能否维系区域生物多样性，是一直被忽视的问题。

研究结果

本研究以红树林河口代表性底栖甲壳类拟穴青蟹（Scylla paramamosain）为宿主模型，将原位海水与蟹转移至室内，设置对照及10、25、50 μg/L砷暴露梯度，浓度在国际水质标准范围内。结果显示，砷胁迫下，水体细菌丰度下降15%至49%、多样性指数下降20%至60%，宿主肠道细菌丰度增加43%至119%、多样性指数上升30%至60%，两生境总量相对稳定。这表明砷胁迫并未减少微生物物种本身，而是改变其在生境间的相对位置。水体砷以高毒无机形态为主，肠道以低毒有机砷为主，宿主由此为水体微生物提供了低毒的庇护环境（图2）。群落组装分析表明，水体异质选择贡献由3%升至35%，可扩散类群达50%，肠道内同质选择与扩散限制同步增强，迁入类群向宿主群落特征收敛，表明宿主对环境微生物具有生态庇护作用。研究团队进一步分离培养了31株细菌，设置含无宿主组的四组对照验证，无宿主的胁迫水体中可扩散细菌被直接清除，有宿主组则在肠道富集存活，并在宿主转入无砷水体后重新释放，表明宿主对微生物的储存与释放机制对元群落韧性具有重要作用。

图2 砷胁迫下宿主肠道作为水体微生物避难所并促进区域群落恢复

该研究通过实验证实，污染胁迫下宿主肠道可作为环境微生物的庇护所，微生物以跨生境扩散的方式维持区域多样性并促进群落恢复。由于单一生境观测可能高估环境过滤导致的多样性丧失，以单一物种毒性终点建立的水质标准在评价微生物层面风险时可能不够充分，这为污染生态风险评估与标准修订提供了新依据。

研究团队及资助

中国科学院南海海洋研究所博士后连泰鑫和研究员张黎分别为论文第一作者和主通讯作者，海南大学海洋生物与水产学院副研究员侯冬伟为共通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、广东省科技计划项目，以及热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室平台项目的资助。

论文信息

Taixin Lian, Dongwei Hou*, Li Zhang*; Host Gut Acts as a Refuge for Aquatic Microorganisms by Facilitating Microbial Diversity Recovery in Aquatic Environments under Arsenic Stress. Environmental Science & Technology 2026, 60 (40): 28372–28384.

原文链接

https://doi.org/10.1021/acs.est.6c06808