近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院揭示了微生物多樣性如何塑造捕食者體型大小的生態(tài)學(xué)機(jī)制，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)微型生態(tài)系統(tǒng)中捕食-被捕食關(guān)系以毒性為主導(dǎo)的假說。相關(guān)成果以題為“Metabolites limiting predator growth wane with prey biodiversity”發(fā)表在國際權(quán)威期刊《PNAS》(www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2410210121)。

捕食-被捕食關(guān)系是生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性演化和功能的重要驅(qū)動(dòng)力。然而，在復(fù)雜的土壤微生物群落中，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為有毒代謝物是決定捕食者生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。本研究基于122種已測(cè)序的細(xì)菌組成的合成群落，設(shè)計(jì)了單一物種到50種物種的多樣性梯度，并引入4種線蟲捕食者，通過測(cè)量超過15,000個(gè)線蟲個(gè)體，系統(tǒng)探索了微生物群落特征對(duì)捕食者體型的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，在單一物種環(huán)境下，獵物的次生代謝物是捕食者體型的主要決定因素；在高微生物多樣性環(huán)境中，獵物的體型大小成為預(yù)測(cè)捕食者體型的關(guān)鍵因素，而次生代謝物的重要性顯著下降；捕食者更傾向于捕食大型微生物，這是捕食者適應(yīng)多樣性環(huán)境的生態(tài)學(xué)策略，體現(xiàn)了捕食者與獵物間的“大小匹配”關(guān)系。

這一突破性研究首次揭示了捕食者與獵物之間的性狀依賴性互作在微生物多樣性梯度下的動(dòng)態(tài)變化，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)毒性假說，并強(qiáng)調(diào)在多物種生態(tài)系統(tǒng)中，捕食者-獵物關(guān)系更受獵物體型等形態(tài)特征的驅(qū)動(dòng)。該研究不僅為土壤微生物食物網(wǎng)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)提供了新的視角，還為基于基因組數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。

本研究由資環(huán)學(xué)院沈其榮院士團(tuán)隊(duì)和胡鋒教授團(tuán)隊(duì)合作完成。沈其榮院士團(tuán)隊(duì)李根博士后為論文第一作者，胡鋒教授團(tuán)隊(duì)劉婷副教授為論文通訊作者，韋中教授、李輝信教授、Alexandre Jousset教授和加拿大麥吉爾大學(xué)Joann K. Whalen教授共同參與并指導(dǎo)了此項(xiàng)工作。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目 (2022YFD1500302) 和國家自然科學(xué)基金 (32201399, 3217640) 的資助。