生態(tài)系統(tǒng)中微生物主要以群系的方式驅動物質循環(huán)和能量流動。微生物組工程運用合成生物學的理念和技術，實現(xiàn)特定功能微生物群系的人工創(chuàng)制。深入闡明影響微生物群系結構和功能的主要因素是實現(xiàn)工程微生物組理性設計、構建和調控的重要前提。然而，目前仍然缺乏有關微生物群系結構與功能之間量化關系的相關研究，對物種功能及其相互作用對群系整體功能的影響機制了解極少。

近日，廣東省科學院微生物研究所許玫英研究員團隊重點針對硝酸鹽介導的硫氧化作用這一關鍵的元素循環(huán)過程，通過結合高通量測序、功能菌株分離鑒定、基因組分析和共培養(yǎng)驗證等技術手段，深入分析了物種的功能特征和種間相互作用對硝酸鹽介導的硫氧化微生物群系結構和功能的影響。發(fā)現(xiàn)盡管群系的整體功能與核心物種的功能之和密切相關，但物種之間的相互作用也對群系整體功能產生重要影響。在硝酸鹽介導硫氧化這種貧營養(yǎng)體系中，微生物之間的代謝協(xié)作往往比競爭更有利于維持群系的整體功能和穩(wěn)定性。

該研究初步建立了微生物群系結構與功能的量化關系，表明可以通過調控微生物物種之間的相互作用來強化微生物群系的功能，對特定功能微生物組的理性設計和構建具有重要的參考價值。相關研究成果近日發(fā)表于微生物學頂級期刊mBio。

圖1. 微生物物種之間的代謝互作微生物群系功能的影響

鄧通初博士為該論文的第一作者，許玫英研究員為通訊作者，賀志理教授、郭俊研究員、孫國萍研究員、董美君博士和黃浩斌博士為共同作者。該研究受到國家重點研發(fā)計劃“合成生物學”重點專項（2021YFA0910300）和國家自然科學基金重大研究計劃集成項目（92251301）的資助。

相關論文信息：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.01567-23