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土壤原生生物塑造微生物食物网和养分循环，然而，用于测量其在土壤中种群生长的方法一直落后于18S rRNA基因测序所能提供的分类分辨率。基于显微镜的方法可以估算丰度和生长，但其分类分辨率有限。在本研究中，我们测试了定量稳定同位素探针（qSIP）是否能够为土壤原生生物提供具有可重复性且具有测序分辨率的生长测量。 我们将土壤与天然丰度水或18O标记水共同孵育，并使用3组常见的18S rRNA基因引物测定DNA中分类单元特异性的18O富集。不同数据集之间的18O富集值呈正相关；在剔除分类指派分辨率较差的类群后，这种关系最接近1:1，表明qSIP能够在不同标记选择下提供具有可重复性的种群水平生长信号。 随后，我们沿土壤含水量梯度比较了未分级DNA的18S扩增子谱与qSIP推导的生长测量结果。扩增子谱显示主要原生生物类群的相对丰度仅发生了较小变化，而qSIP揭示出生长群落对水分的强烈响应：在田间持水量20%的条件下，仅有7个ASV处于生长状态，而在田间持水量80%的条件下则有143个ASV处于生长状态，分别占原生生物总相对丰度的1.6%和63.3%。 在最干燥的两个处理中，平均生长速率低于每天1%；在田间持水量60%时增至每天2.1%，在80%时增至每天5.6%；在处于生长状态的类群中，两个较湿处理下的平均生长速率分别为每天8.7%和8.3%。通过将分类分辨率与基于同位素的生长估算相结合，采用18O-H2O的qSIP推动了土壤原生生物生态学迈向定量种群动力学：识别哪些类群在生长、生长速度有多快，以及生长如何响应环境。
土壤原生生物塑造着微生物食物网和养分循环，然而，用于测量其在土壤中种群生长的方法却落后于18S rRNA基因测序所能提供的分类学分辨率。基于显微镜的方法可以估算丰度和生长，但其分类学分辨率有限。在此，我们检验了定量稳定同位素探测（qSIP）是否能够为土壤原生生物提供具有可重复性且具测序分辨率的生长测量。我们将土壤与天然丰度水或18O标记水共同孵育，并使用三组常见的18S rRNA基因引物测定DNA中分类单元特异性的18O富集。不同数据集中的18O富集值呈正相关；在剔除分类学指派分辨率较差的序列后，这些关系最接近1:1，表明qSIP能够在不同标记选择之间提供可重复的群体水平生长信号。随后，我们比较了沿土壤湿度梯度下未分级DNA的18S扩增子谱与qSIP推导的生长测量结果。扩增子谱显示主要原生生物类群的相对丰度仅发生了轻微变化，而qSIP则揭示出生长群落对湿度存在显著响应：在田间持水量20%条件下有7个ASV处于生长状态，而在80%田间持水量条件下则有143个，分别占原生生物总相对丰度的1.6%和63.3%。在最干燥的两种处理中，平均生长速率低于每天1%；在60%田间持水量时增至每天2.1%，在80%田间持水量时增至每天5.6%；在处于生长状态的分类单元中，两种较湿处理下的平均速率分别为每天8.7%和8.3%。通过将分类学分辨率与基于同位素的生长估算相结合，采用18O-H2O的qSIP推动土壤原生生物生态学迈向定量种群动态研究：识别哪些分类单元在生长、生长速度如何，以及生长如何响应环境。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.04.730198v1?rss=1
🏷️ 土壤原生生物 定量稳定同位素探针 18O-H2O标记 种群生长测量 土壤含水量梯度 微生物食物网