生态系统中微生物主要以群系的方式驱动物质循环和能量流动。微生物组工程运用合成生物学的理念和技术，实现特定功能微生物群系的人工创制。深入阐明影响微生物群系结构和功能的主要因素是实现工程微生物组理性设计、构建和调控的重要前提。然而，目前仍然缺乏有关微生物群系结构与功能之间量化关系的相关研究，对物种功能及其相互作用对群系整体功能的影响机制了解极少。

近日，广东省科学院微生物研究所许玫英研究员团队重点针对硝酸盐介导的硫氧化作用这一关键的元素循环过程，通过结合高通量测序、功能菌株分离鉴定、基因组分析和共培养验证等技术手段，深入分析了物种的功能特征和种间相互作用对硝酸盐介导的硫氧化微生物群系结构和功能的影响。发现尽管群系的整体功能与核心物种的功能之和密切相关，但物种之间的相互作用也对群系整体功能产生重要影响。在硝酸盐介导硫氧化这种贫营养体系中，微生物之间的代谢协作往往比竞争更有利于维持群系的整体功能和稳定性。

该研究初步建立了微生物群系结构与功能的量化关系，表明可以通过调控微生物物种之间的相互作用来强化微生物群系的功能，对特定功能微生物组的理性设计和构建具有重要的参考价值。相关研究成果近日发表于微生物学顶级期刊mBio。

图1. 微生物物种之间的代谢互作微生物群系功能的影响

邓通初博士为该论文的第一作者，许玫英研究员为通讯作者，贺志理教授、郭俊研究员、孙国萍研究员、董美君博士和黄浩斌博士为共同作者。该研究受到国家重点研发计划“合成生物学”重点专项（2021YFA0910300）和国家自然科学基金重大研究计划集成项目（92251301）的资助。

相关论文信息：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.01567-23