近日，MED大洋生态研究团队在国际地球科学类期刊Communications Earth & Environment发表题为 “Seasonal temperature changes shape microbial community patterns and carbon-fixing gene fluctuations in tidal flats” 的研究论文。该论文已于2026年8月在线发表。我所与浙大学联合培养博士马阔建为第一作者，我所双聘研究员许学伟研究员与浙江理工大学孙聪副教授为共同通讯作者。

滨海蓝碳研究中，红树林、盐沼和海草床往往更容易获得关注，但缺乏植被覆盖的光滩同样面积广阔，并具有可观的碳埋藏和碳固定潜力。光滩沉积物中富集了大量参与碳、氮、硫循环的微生物，其中化能自养微生物能够利用还原性硫化物、氮转化等过程提供的能量进行暗碳固定，从而影响沉积物碳库及近岸生态系统碳收支。光滩受到潮汐扰动、沉积物粒径、氧化还原梯度、营养盐供给和季节性温度变化共同作用，使不同光滩类型和不同深度的微生物群落呈现明显空间异质性。已有研究较多关注微生物群落的垂向分布、潮汐尺度变化或单季节差异，但对于长期年度尺度上的微生物节律，尤其是这些节律是否会牵动碳固定功能变化，仍缺乏系统认识。

基于上述科学问题，研究团队在舟山朱家尖岛设置泥滩和沙滩两个长期采样站，从2020年11月至2022年10月开展连续24个月采样，并结合理化因子、16S rRNA扩增子测序、宏基因组、MAGs重建和宏蛋白组分析，旨在评估季节变化和空间异质性如何影响光滩沉积物中微生物群落组成及碳固定功能潜力，并解析在碳固定中可能发挥关键作用的节律性微生物类群。

研究结果表明，光滩存在节律性微生物，但不同底质中光滩微生物具有差异化的节律性（图1）。温度是光滩微生物年度节律最稳定的环境信号，泥滩和沙滩具有截然不同的沉积环境与微生物组成，泥滩和沙滩呈现相反的节律空间格局，泥滩中节律性微生物随深度增加而增强，而沙滩中节律性微生物主要集中于表层；光滩微生物碳固定通路相关基因的丰度同样存在明显的季节节律，其中深层泥滩rTCA循环最为突出，其关键基因aclA和aclB在夏季达到峰值。

图1  不同类型光滩中微生物群落物种（左）和功能（右）的节律性变化

多组学证据表面弯曲杆菌门（Campylobacterota）中的硫卵菌科（Sulfurovaceae）等硫氧化微生物类群是驱动深层泥滩rTCA循环季节波动的重要类群，硫氧化与暗碳固定过程之间可能存在紧密耦合（图2）。研究提示，在全球变暖背景下，如果硫卵菌科细菌等温度敏感型节律类群在升温条件下进一步增强，其硫氧化耦合rTCA固碳潜力也可能随之改变。光滩，特别是泥质光滩的碳汇功能，需要被放入更加动态的季节和气候变化框架中重新评估。

图2  泥质光滩中影响碳固定功能节律的关键微生物类群（上）及其功能特征（下）

这项研究系统揭示了季节性温度变化塑造了光滩微生物群落及固碳基因的节律模式，而沉积物类型和深度决定了这种节律信号在不同光滩环境中的强弱与空间位置。该研究为理解光滩微生物组成和功能的关系和变化规律提供了长期多组学证据支撑，可以为合理评估光滩碳汇潜力提供新的科学参考。

本研究得到了国家自然科学基金 (U23A2034和32370006)、科技部科技基础调查项目（2019FY100700）和浙江省高层次人才特殊支持计划（2021R51008）等项目的联合资助。

论文信息：

Kuo-Jian Ma, Yong-Lian Ye, Yun-Han Fu, Lin Xu, Ge-Yi Fu, Wei-Qi Fu, Yue-Hong Wu, Boran Kartal, Cong Sun* & Xue-Wei Xu*. Seasonal temperature changes shape microbial community patterns and carbon‑fixing gene fluctuations in tidal flats. Communications Earth & Environment (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03876-3