中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室鄧曄研究組與美國俄克拉荷馬大學(xué)環(huán)境基因組研究所等單位合作，在微生物群落物種互作網(wǎng)絡(luò )的研究方面取得新進(jìn)展。近期該研究組在放射性重金屬鈾污染的地下水修復系統中，運用分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò )的研究成果在線(xiàn)發(fā)表在環(huán)境微生物雜志Environmental Microbiology上。
絕大部分微生物群落生態(tài)學(xué)的研究多集中在微生物群落的多樣性水平、各門(mén)類(lèi)微生物分布特征和與環(huán)境因素的相互關(guān)系之上，而對微生物各物種間的互作網(wǎng)絡(luò )關(guān)系一直缺乏足夠的認識，一方面是由于微生物的相互作用復雜多變且難于觀(guān)察，而另一方面也是缺乏足夠的數據和相應的數據挖掘方法。隨著(zhù)高通量分子技術(shù)在環(huán)境微生物和微生物生態(tài)研究領(lǐng)域的快速推廣，近兩年來(lái)微生物物種間的網(wǎng)絡(luò )關(guān)系研究逐漸引起了廣泛的關(guān)注，而鄧曄和清華大學(xué)千人特聘教授周集中等創(chuàng )建的分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò )分析方法(Molecular Ecological Network analysis, MENA)由于其極高的準確性和容錯率在諸多的網(wǎng)絡(luò )分析方法中逐漸脫穎而出，得到了廣泛的應用。據統計，該方法發(fā)表后的兩年多時(shí)間里，使用該方法發(fā)表的SCI研究文章已高達13篇，發(fā)表雜志囊括生態(tài)學(xué)、微生物學(xué)和土壤學(xué)的諸多權威雜志。研究者運用該方法在農田、濕地、海洋、牲畜養殖等多方面的研究中發(fā)現微生物間的互作關(guān)系與周?chē)沫h(huán)境有著(zhù)密切的關(guān)聯(lián)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構在一定程度上還可以表征土壤、水體和宿主的“健康”程度。該方法的開(kāi)放使用平臺現有使用者超過(guò)400余名。
早前，鄧曄與周集中等合作，在一個(gè)放射性重金屬鈾污染的地下水修復系統中，成功地運用高通量基因芯片GeoChip監控微生物群落的隨時(shí)間的變化過(guò)程。隨后，鄧曄針對該實(shí)驗的時(shí)序數據改進(jìn)了MENA的算法，成功地揭示出硫酸鹽還原菌（Sulfate-reducing bacteria, SRB）在這一環(huán)境修復過(guò)程中的重要地位，并且由于SRB與其它物種的關(guān)系表現為大量的互斥作用，表明微生物群落中的競爭關(guān)系在環(huán)境修復過(guò)程中變得更加激烈，最終這種物種間的相互競爭導致了物種數量的相對下降，隨著(zhù)環(huán)境修復的進(jìn)行微生物群落的多樣性才逐漸得以恢復。該研究對運用微生物群落監控環(huán)境修復過(guò)程和效果也有著(zhù)一定的指導價(jià)值。
該研究得到了自然基金委重點(diǎn)課題和中科院百人計劃項目的支持。
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