东喜玛拉雅研究院

科研成果

流域单元和稀有种是揭示微生物地理格局的关键—理大东喜

日期：2023-06-04

撰稿：徐世柳审校：杨晓燕

2023年4月，东喜院微生态研究团队题Uncovering the biogeographic pattern of the widespread nematode-trapping fungi Arthrobotrys oligospora: watershed is the key和题为Those Nematode-Trapping Fungi That are not Everywhere: Hints Towards Soil Microbial Biogeography的研究论文分别在Frontiers in Microbiology和Journal of Microbiology上发表（图1）。两项研究共同描绘了曾被认为全球广布的捕食线虫真菌（Nematode-Trapping Fungi，NTF）的生物地理分布格局，提出流域是发现NTF地理分布格局的关键，是微生物生物地理学研究的最佳单元，而重视稀有种，则有助于发现微生物地理格局。

图1 文章首页信息

大家是不是和小编一样好奇：这又是一个什么样的故事呢？现在就和小编一起，缠着师兄问问吧！

小编：师兄，微生物不是哪哪都有，随机分布的吗？为什么微生物生物地理学研究需要一个研究单元？又为什么说流域是微生物地理学研究的最佳单元？

哈哈哈，我以为师兄面对我这么多问题会一下子懵住，师兄却沉着冷静的告诉我：很久之前，人们对于植物和动物的生物地理分布格局就已经有了很清晰的认识。但是，微生物是否存在多样性分布格局曾长期存在争议，许多已报道的微生物地理分布格局也总是弱于动植物。我们认为缺乏合适的研究单元是造成这一研究现状的首要原因，也是解决微生物多样性地理分布格局研究争议的关键。

要开展一项生态学研究就必须明确研究范围和研究的尺度，开展生态学数据分析也必须基于特定的研究单元。理想的研究单元是一个具有自然边界和地理特征的生态单元，是划分多样性分布区系和在地图上绘制多样性分布格局的基本研究单位。当前的微生物多样性格局研究常常不指定研究单元，或者以任意划分的网格作为分析单元，又或者直接使用动植物地理分布区系作为研究单元。随意选择的研究单元混合了多种影响因素的作用，常常也不考虑山脉、河流等地理阻隔因素，将造成进一步的研究混乱。

我们以全球性分布的捕食线虫真菌为研究对象，在云南全省按照分层采样的方法，在228个样地采集了2250份样品，开展了研究。结果显示，在种群层面NTF随机分布于云南全省，不具有地理分布格局。当我们去除广布种（4个）后，NTF出现了非随机分布，只留下31个稀有种时，NTF非随机分布程度增加，具有生物地理分布格局。因此重视稀有物种有助于我们发现微生物的生物地理分布格局。

进一步的分析发现，NTF中最广布的物种Arthrobotrys oligospora在种群层面上随机分布不具有地理分布格局。系统发育层面上，不划分研究单元或以网格为研究单元时，A. oligospora四条基因（ITS，TUB，RPB2和TEF）片段联合构建的系统发育树分支的地理分布都无明显规律。而以流域为研究单元时，A. oligospora的系统发育分支分布与流域分布高度一致（图2所示）。使用随机生成的多边形对系统发育分支分布进行训练预测时，准确率也低于流域。这说明流域是阐释A. oligospora谱系地理分布格局的关键，也显示出流域作为微生物多样性乃至于整个生物多样性地理分布格局研究最佳分析单元的可能性。