水团来源与转化塑造了巴伦支海东北部和圣安娜海槽的海水微生物组

由 root 提交于 周二, 10/20/2026 - 18:47
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圣安娜海槽区域是连接巴伦支海东北部、喀拉海北部与北冰洋中央海域的欧亚北极关键门户。该区域具有复杂的水动力特征,多种源自当地和大西洋的水团在此相互作用并发生转化。本研究探讨了海水微生物组组成是否与水团来源相关,以及能否用于辅助划分水团。我们采集了115份海水样品,涵盖该区域的主要水团——北极表层水、融水、冷密水、巴伦支海分支水、近期发现的凯尔迪什海流水以及混合水——并采用16S rRNA基因扩增子测序进行分析。我们发现,微生物组组成与水团结构高度吻合,水团结构与温盐特性及深度共同解释了微生物组组成变异的大部分(61.2%)。大西洋源水团和北极源水团分别具有不同的微生物分布模式,但北极表层水除外,其缺乏独特的微生物组,微生物组组成与融水或凯尔迪什海流水相似。差异丰度分析和网络分析揭示了各水团的特征性细菌标志类群:凯尔迪什海流水中的SAR11(Ia和IV分支)、Roseibacillus、SV1-3(微杆菌科)、SAR86分支和AEGEAN-169海洋类群;融水中的Halieaceae、Planktomarina、NS5海洋类群和Sulfitobacter;冷密水中的SUP05类群、SAR86、SAR92和SAR324分支;巴伦支海分支水中的Nitrincolaceae和Amylibacter;以及混合水中的黄杆菌科和几丁质噬菌目。这些差异主要由北极广泛分布的细菌类群相对丰度的变化所驱动,而非细菌检出率的差异类群。我们的研究结果表明,海水微生物组可作为欧亚北极地区水团来源及其转化的敏感生物示踪指标。此外,凯尔迪什海流独特的微生物组支持将其确认为一种新的水文特征,并表明该海流发挥着生物廊道的作用,将大西洋相关生物群向东输送至喀拉海。这些发现表明,欧亚北极地区的“大西洋化”包含微生物层面的变化,凸显了海洋微生物组作为北冰洋持续生态变化指示指标的价值。

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圣安娜海槽区域是欧亚北极地区的关键通道,连接巴伦支海东北部、喀拉海北部和北冰洋中部。该区域具有复杂的水动力特征,存在多个水团,其

局地来源与大西洋来源的水体相互作用并发生转化。本研究探讨了海水微生物组组成是否与水团来源相关,以及能否用于辅助划分水团。我们采集了115份海水样品,涵盖该区域的主要水团——北极表层水、融水、冷密水、巴伦支海分支水、近期发现的凯尔迪什海流水及混合水——并采用16S rRNA基因扩增子测序进行分析。我们发现,微生物组组成与水团结构高度吻合;水团结构与温盐性质及深度共同解释了微生物组组成变异的大部分(61.2%)。大西洋水团和北极水团分别具有不同的微生物分布特征,但北极表层水除外,其缺乏独特的微生物组,而与融水或凯尔迪什海流水的微生物组相似。差异丰度分析和网络分析揭示了各水团的特征性细菌标志类群:凯尔迪什海流水中的SAR11(分支Ia和IV)、Roseibacillus、SV1-3(微杆菌科)、SAR86分支和AEGEAN-169海洋类群;融水中的Halieaceae、Planktomarina、NS5海洋类群和Sulfitobacter;冷密水中的SUP05簇、SAR86、SAR92和SAR324分支;巴伦支海分支水中的Nitrincolaceae和Amylibacter;以及混合水中的黄杆菌科和噬几丁质菌目。这些差异主要由北极广泛分布的细菌类群相对丰度的变化驱动,而非由细菌类群出现频率的差异驱动。我们的结果表明,海水微生物组可作为欧亚北极地区水团来源与转化的敏感生物示踪指标。此外,凯尔迪什海流水独特的微生物组也支持其

被认定为一种新的水文特征,并表明其作为生物廊道,将大西洋相关生物群向东输送至喀拉海。这些发现表明,欧亚北极地区的“大西洋化”包含微生物层面的变化,凸显了海洋微生物组作为北冰洋正在发生的生态变化指示指标的作用。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

已声明的资助方信息

俄罗斯国家科学与教育计划“浮动大学”

莫斯科物理技术学院,

https://ror.org/00v0z9322

,075-03-2026-305

俄罗斯科学院P. P. 希尔绍夫海洋研究所,

https://ror.org/00n1e1p60

,FMWE-2024-0015

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2026.10.16.759533;

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https://doi.org/10.64898/2026.10.16.759533

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2026.10.16.759533;

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关键词:海洋微生物组 · 水团来源与转化 · 16S rRNA基因测序 · 微生物生物示踪 · 北极大西洋化 · 细菌群落结构

原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.16.759533v1?rss=1