玩儿转扩增子测序 |网络拓扑分析揭示森林土壤细菌群落关系

　　近期，我们连续推出的网络拓扑图在定位核心物种以及探究物种相互作用的方面大显身手，各位小伙伴是不是意犹未尽。

　　这次我们来探讨一下在森林土壤体系中，网络是如何分析人类活动对微生物群落空间周转变化的影响。

森林砍伐是一种非常普遍的土地利用做法。为了探究原始林和次生林中微生物群落的周转和变化，研究人员提出了两点假设：

假设一：

森林砍伐可能会减少次生林之间的栖息地差异，从而大规模地降低空间微生物周转率。

　　假设二：

森林砍伐可能改变微生物种间的相互作用；细菌类群倾向于呈现负共生模式，因为干扰可以促进微生物竞争。

为了验证这些假设，研究者从寒温带针叶林到热带雨林，在中国南北3700公里的9个地点的原始林和次生林进行四点取样，采集0-10 cm土壤混样，共收集到72个土壤样品。

16S rRNA多样性分析发现，原始林和次生林中的细菌群落存在显着的距离衰减关系（p <0.001）。原始林的衰减率（r = 0.075）要高于次生林（r = 0.068）。这些结果表明，与次生林相比，原始林土壤细菌群落的空间周转率较高，物种多样性更高。多元回归矩阵（MRM）分析表明，两种类型森林中pH、SOM对细菌群落影响最大；TP、DOC和POC对原始林β多样性影响显着，腐殖酸碳（HUC）仅在次生林中有显着影响。

进一步的网络图分析表明，原始林网路共有458个节点，是次生林的2倍，其中255个（55％）正相关和203个（45％）负相关，平均连通性更高，网络结构更加复杂；而次生林网络中正相关节点占82％，模块化更明显，节点更紧密，连接更好。

Zi-Pi网络图拓扑结构评估发现，两个网络中的大多数节点都是外围节点（peripherals）。原始林网络中包含3个连接器（connectors）：Acidobacteria, Actinobacteria和Proteobacteria；次生林网络中包含五个连接器：Alphaproteobacteria,Acidobacteria。

通过系统发育分子生态网络，研究人员证实了原始森林的细菌网络比次生林更复杂——与次生林相比，微生物物种在原始森林中具有更大的生态位共享和更多的相互作用。另一方面，次生林中的细菌网络更加模块化，并且分类群趋于共同发生，正相关性占所有潜在相互作用的82％。

总而言之，与次生林相比，原始林中微生物物种具有更多的生态位和相互作用。人类活动对土壤细菌群落空间周转和网络交互有明显的影响，有可能导致原始林微生物多样性丧失等严重后果。

参考文献

Deforestation decreases spatial turnover and alters the network interactions in soil bacterial communities. SB&B, 2018.