mBio | 随机性过程影响凋落物分解过程中细菌群落组成和功能的实验证据
由基因复制，死亡，突变和扩散的随机差异产生的随机性过程被认为会改变生态群落的组成。然而，随机效应的重要性到目前仍止于简单推测，因为现有的随机性指标是从β多样性未被解释的变异中推断出来的，并非通过直接测量。在此，我们通过野外试验来更直接地厘清随机性过程，环境过滤和物种分散在细菌分解者群落组成和功能中的作用。本实验设置两种处理：一是控制降雨量（对照组和增量组，属于确定性过程），二是控制筛网规格来模拟细菌和真菌扩散过程（属于随机性过程），包括使用由18.0μm孔径的筛网制成“开放式”凋落物袋（“开放的细菌扩散过程”）和由孔径为0.22μm的筛网制成的“封闭式”凋落物袋（“封闭的细菌扩散过程”）。5个月后，我们在每个凋落物袋中采集三个子样本来分析微生物群落组成和功能，以此来区分残差带来的随机影响。
Fig.1 (a)Schematic diagram of experimentaldesign; (b) Ordination showing hypothesized variation in community composition; (c) Hypotheses for the relative variations in community composition and ecosystem function metrics.
我们的结果表明，通过生态漂变引起的随机性过程可以提高细菌群落中的β多样性。但是，以前包含在随机性估计中的残差会导致总变异性增加超过四倍。同时，功能基因和胞外酶活性的测定表明，在功能水平上随机性过程对β多样性的影响也并未减弱。最后，研究结果还表明物种扩散过程与降水量之间的相互作用，影响着随机性过程对功能变化的贡献程度。总之，我们的结果表明，量化随机性过程对进一步理解微生物多样性及其在生态系统功能中作用至关重要。
Fig.2 Nonmetricmultidimensional scaling (NMDS) ordinations showing variability in (a) 16Sbacterial community composition (Bray-Curtis dissimilarity) and (d)extracellular enzyme activity (Euclidean distance). Within-group distances ± standard errors (SE) for (b) 16S bacterial community composition (Bray-Curtis dissimilarity), (c) metagenome bacterial community composition, (e) extracellular enzyme activity (Euclidean distance), (f) functional genetic potential, and (g) organic litter chemistry of replicate litterbags within treatments (Ambient-Closed, Ambient-Open, Precipitation-Closed, Precipitation-Open).
Fig.3 (a) Percentages of estimated variation across a variety of community composition and ecosystem function metrics explained by the environment, dispersal, environment-by-dispersal, across-replicate bag data (stochasticity), and residual variation; (b) Average Bray-Curtis dissimilarity values ± standard deviations (SD) from comparisons between samples for 16S and metagenomic sequence data.
doi: 10.1128/mBio.00568-19
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生态笔记
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