近日，我室微生物团队在《Marine Pollution Bulletin》 上发表了题为 “Spatio-temporal variability of nitrogen-cycling potentials in particle-attached and free-living microbial communities in the Yangtze River estuary and adjacent regions” 的研究论文。该研究系统探明了长江口及邻近海域的氮循环主要由颗粒附着型（particle-attached，PA）和自由生活型（free-living，FL）微生物群落共同驱动，它们在时空分布上呈现显著功能差异。盐度、温度和营养盐是调控这两类群落结构及氮关键过程的核心要素。该研究揭示了微生物在河口生态位的分工协作机制，为精准调控氮通量提供了理论支撑。海洋二所与上海交通大学联合培养博士生陈雨豪为本文第一作者，刘倩研究员为共同一作和通讯作者，许学伟研究员为共同通讯作者。

氮循环是维系沿海生态系统生产力、缓解富营养化与保持生态平衡的核心过程，而河口区作为咸淡水交汇的重要过渡带，是氮素输入、转化与输出的关键控制点。微生物是氮循环的主要驱动者，以栖息策略不同可分为颗粒附着型（particle-attached，PA）和自由生活型（free-living，FL）两类。厘清这两类群落在时间与空间上氮循环功能差异及其环境调控机制，对于深入认识河口氮素收支和制定调控策略具有重要意义。

课题组于2019—2020年在长江口及邻近海域开展采样调查，采样站位沿盐度梯度覆盖河口、近岸及外海水域，季节包括春、夏、秋和冬季。结合高通量测序和宏基因组学分析，系统解析了PA与FL群落结构与功能的时空分布特征及其对环境变化的响应规律（图1）。研究结果表明，氮循环基因在河口低盐高营养区丰度较高，以反硝化为主导过程，主要功能类群以Gammaproteobacteria和Betaproteobacteria为主，其中与硝化和反硝化相关的Nitrososphaeria在底层水体（尤其夏季）显著增加；盐度、硝酸盐和磷酸盐浓度是塑造PA和FL群落结构及功能分布的最重要环境因子，温度与铵态氮则在调控特定反硝化基因（nirK、norB）丰度方面起关键作用。PA群落对盐度和硝酸盐浓度变化更敏感，整体多样性与丰富度普遍高于FL群落；加权基因共表达网络分析（WGCNA）揭示多个由功能基因与特定类群组成的“共现模块”，反映硝化—反硝化—（异化）硝酸盐还原等过程在PA与FL两个不同生态位之间存在紧密的生态互作与物质交换。

图1.（a）长江口及邻近海域采样站位和季节；（b）PA和FL 类群参与氮循环过程的关键功能基因时空分布规律，及在低盐河口区域（RI）和海洋环境（MG）中PA和FL类群参与氮循环的关键功能基因差异；（c）PA和FL类群参与氮循环过程的关键功能基因与环境因素的相关性分析。

该研究系统揭示了长江口及邻近海域PA与FL微生物群落在氮循环过程中的功能分工与协作模式，并阐明关键环境因子在驱动差异化分布中的作用。该成果不仅深化了对河口氮循环机制的认识，也为定向调控微生物介导的氮通量提供了科学依据。

该研究得到了国家自然科学基金项目(42176038)以及自然资源部第二海洋研究所资金项目(SZ2401)的联合资助。

全文引用：
Chen, Y., Q. Liu*, X-W. Xu* (2025) Spatio-temporal variability of nitrogen-cycling potentials in particle-attached and free-living microbial communities in the Yangtze River estuary and adjacent regions. Marine Pollution Bulletin, 12025, 217:118121，https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2025.118121