海冰微生物群落的演替过程以及寄生蜂在春季生物多样性维持中的潜在作用

《Environmental Microbiology》：Sea-Ice Microbial Community Succession and the Potential Role of Parasitoids in the Maintenance of Diversity During the Spring Bloom

　　北极海冰春季藻华期间，硅藻（Nitzschia spp.）主导的藻华后转为鞭毛虫群落，油降解菌Oleispira丰度达80%且与藻华同步。寄生真菌Chytridiomycetes和Cryothecomonas感染硅藻，呈现周期性波动，表明寄生通过“杀死赢家”效应维持微藻多样性。

　　

摘要

海冰是高纬度生态系统中至关重要的栖息地，但其面积正在减少。本文介绍了一组高时间分辨率的扩增子序列数据，这些数据是在2021年阿拉斯加乌特基亚维克（Utqia?vik）附近春季海冰-藻类繁殖期间收集的，用于研究海冰中的微生物动态。海冰-藻类繁殖在5月8日达到峰值，叶绿素a浓度为46.6毫克/平方米（mg chlorophyll a m?2），之后其繁殖受到硝酸盐可用性的限制。一种能够降解石油的细菌——Oleispira（相对丰度超过80%）的大规模繁殖与藻类繁殖同时发生，这引发了关于烃类物质暴露的疑问。海冰中的藻类繁殖主要由硅藻（尤其是Nitzschia属）主导，并在繁殖后转变为以鞭毛藻为主的群落，这一变化与冰层融化导致的物理化学环境变化相吻合。我们研究了假定的寄生虫（如壶菌门、Thecofilosea（Cercozoa）、卵菌门、Syndiniales（甲藻门）和Labyrinthulomycetes（Bigyra））与潜在的微藻宿主之间的关系。壶菌门的感染具有周期性，表明它们可能同时感染多个宿主；Cryothecomonas（属于Thecofilosea门）首次在北极海冰中被观察到寄生在Nitzschia属上。共现分析表明，硅藻（尤其是Nitzschia）是太平洋-北极地区寄生虫的主要宿主，而自上而下的寄生控制机制可能在短时间内（如几天内）显著改变群落组成。这些结果为了解春季藻类繁殖的时间规律及海冰中微藻多样性的维持机制提供了重要见解。

图形摘要

海冰寄生虫的“淘汰胜者”机制促进了微藻的多样性。通过对固定海冰中的寄生虫和宿主进行扩增子测序，我们揭示了它们在春季繁殖期间的演替模式。壶菌门似乎以每周为周期感染数量丰富的Nitzschia属，随后被Cryothecomonas取代。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

生物地球化学数据可通过北极数据中心获取，网址为doi: 10.18739/A21J9793S（Whitmore等人，2024年）。DNA测序数据可通过NCBI的SRA数据库（BioProject PRJNA1108783）获取。分类学注释的原始读数数据作为支持信息数据集提供（表格S1和S2）。数据处理和分析相关的R脚本可在GitHub上公开获取，链接为https://github.com/kbdilliplaine/2021-Utqiagvik-time-series.git。