网络拓扑分析 | 优势物种≠关键物种，小种群也有大贡献！扩增子测序研究，可以帮助我们获得微生物群落中的大量物种。
关于微生物组研究的每一步都充满了未知~~别怕，一个好的系统发育分子生态学网络能够直观的展示这些信息，带你领略不一样的风景。 膜生物反应器（MBR）是污水处理重要设备，膜生物污损是一个无法避免的难题，通常归因于膜上存在丰富的细菌物种，而近期的研究发现低丰度细菌在其中或许扮演重要角色。
实验过程中，研究人员设置三个生物膜组件（M.1，M.2，M.3），接受污水处理；并分别给予不同浓度NaOCl（0, 2,10 mg L-1）反冲洗后收集样品。
17个样品中，Proteobacteria是丰度优势物种，在低污染（10 kPa-Bio-cake）中富集了Gammaproteobacteria，表明该菌纲可能是引发初始膜污染的一种主要物种。 下图1b所示，优势种似乎表现出强烈的栖息地特征：产生多糖的细菌Xanthomonadaceae_genera_IS在10 kPa-Bio-cake样品中丰度较高（6.19-12.11％）；25 kPa-Bio-cake样品中则是丝状g_Kouleothrix占优势（21.68-23.44％）；膜孔样品富含Acinetobacter（21.76-35.70％）。
基于加权UniFrac矩阵，进行PCoA分析，全部样本可被清晰的分为5个亚组，即Bulk sludge，10 kPa-Bio-cake，25 kPa-Bio-cake，Membrane pore和Residual layer。从膜组件M.1，M.2和M.3之间没有显著变化，表明NaOCl反冲洗的操作对污染膜上的群落结构的影响可忽略不计。LEfSe分析检测到Bulk sludge、10 kPa-Bio-cake、25 kPa-Bio-cake和Membrane pore分组中存在76个差异物种，而大部分活性生物标记物，如Methylophilaceae，Burkholderiaceae，Paucibacter和Pseudoxanthomonas等，都不属于高丰度种群（<0.05％），表明这些低丰度菌群在生物膜表面优先生长。
为了探究这些差异物种之间的相互作用，研究人员构建了系统发育分子生态网络图，该网络图由120个节点和228条连线组成。从分析结果来看，相同的分类群倾向于形成正相互作用，而来自不同分类群的OTU随机地形成负相关和/或正相关作用。 分析网络图的拓扑结构发现，大多数节点（77.5％）是外围节点（peripherals），21个节点（17.5％）是与能够其他多个模块产生高度联系的连接器（connectors）。Zi和Pi值都高的模块枢纽和网络枢纽节点均与其他模块的连通度较高，是该微生态群落中的关键物种。在本研究中，中枢物种f_Rhodothermaceae（OTU146287）和g_Treponema（OTU40583），在所有样本中的相对丰度均非常低（0.33％，0.38％）。上述证据表明，这些低丰度的微生物可能是其中的关键群体，在生态网络中发挥着重要的作用。
Deciphering the core fouling-causing microbiota in a membrane bioreactor: Low abundance but important roles. Chemosphere, 2018.
文章分类：
文献解读 环境微生物多样性
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