主题模型揭示了劳伦琴大湖中原核生物和浮游植物群落里受温度分区且分类学上显著不同的微生物亚群落

同时识别离散的微生物组合及其环境驱动因素，并在多个生物组分中进行综合分析，仍然是水生微生物生态学中的核心挑战。我们将一个围绕潜在狄利克雷分配（Latent Dirichlet Allocation, LDA）构建的综合分析流程应用于劳伦琴大湖区一项持续八年的16S rRNA扩增子时间序列数据，该数据涵盖了四个按粒径划分的生物组块：自由生活原核生物、颗粒附着原核生物，以及小型和大型含叶绿体真核生物。LDA解析出在生态学上协调一致的亚群落，其分类学身份在目和纲水平上得到了稳定界定，并通过判别分析确认了其指纹类群。不同组块之间的香农熵差异反映了扩散能力和环境过滤作用方面的根本差异：自由生活原核生物和大型真核生物表现出比颗粒附着原核生物和小型真核生物更高的混合程度。通过Limma和结合SHAP的随机森林评估发现，温度是所有组块环境结构形成的主导因素，而次级驱动因子则因粒径组分而异。联合整合全部四个组块的群组组成分析（Group Compositional Analysis）表明，热分层和湖泊化学特征能够同时在所有粒径组分中一致地组织微生物群落。温暖分层水体与寒冷逆分层水体在全部四个组块中都包含了基本不重叠的组合，而冷水专性类群——包括化能无机营养型的深分支谱系和依赖硅的硅藻——在暖水环境中并不存在对应类群。

同时识别离散的微生物组群及其环境驱动因素，并在多个生物组分中进行联合解析，仍然是水生微生物生态学中的一个核心挑战。我们将一个以潜在狄利克雷分配（Latent Dirichlet Allocation, LDA）为核心的综合分析流程应用于劳伦琴五大湖为期八年的16S rRNA扩增子时间序列，该序列涵盖四个按粒径分级的生物组块：自由生活原核生物、颗粒附着原核生物，以及含叶绿体的小型和大型真核生物。LDA解析出生态学上连贯的亚群落，其分类学身份在目和纲水平上得到了稳定界定，并通过判别分析确认了其指纹类群。各组块间香农熵的差异反映了扩散能力和环境过滤作用方面的根本差异：自由生活原核生物和大型真核生物表现出高于颗粒附着原核生物和小型真核生物的混合程度。通过Limma和结合SHAP的随机森林评估发现，温度是所有组块环境结构形成的主导因素，而次级驱动因素则因粒径组分而异。联合整合全部四个组块的群组组成分析（Group Compositional Analysis）表明，热分层和湖泊化学特征能够在所有粒径组分中同时以一致方式组织微生物群落。温暖分层水体与寒冷逆分层水体在全部四个组块中均容纳了基本不重叠的组群；其中冷水专性类群——包括化能无机营养型的深分支谱系和依赖硅的硅藻——并不存在对应的暖水等效类群。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.06.730626v1?rss=1

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