微生物群落在维持生态平衡中扮演重要角色，而微生物的代谢相互作用是影响微生物群落组装的重要因素。然而，由于微生物的物种与代谢多样性，以及微生物互作的复杂性，目前所了解到的微生物互作关系仅是自然界中的冰山一角，而人们对于这些互作关系对红树林湿地微生物群落结构与功能产生的影响更是知之甚少。

本文应用宏基因组和宏转录组分析、网络分析、基因组规模代谢模型等方法，对深圳福田红树林湿地中细菌、古菌的代谢互作潜能进行挖掘。结果显示群落中超过一半的微生物物种具有较高代谢互作潜能。其中，部分结果与已知的微生物代谢互作关系一致，证明了预测策略的可行性。另一方面，研究结果极大地扩大了我们对尚未发现的微生物代谢互作的认知，为后续的微生物代谢互作验证、合成微生物组实验等提供了可靠的支持。基于挖掘出的微生物的代谢互作潜能和代谢转录活性，本研究提出“微生物活性功能模块（mAFM）”的概念，并从红树林沉积物的复杂微生物群落中识别出分布在沉积物不同深度的5个mAFMs。结果发现，识别出的5个mAFMs覆盖了碳、氮、硫循环中绝大多数的转换途径，而每个模块又具有不同的优势功能，例如，表层mAFM主要具有硝态氮异化还原为氨和硫酸盐还原功能，底层的mAFMs主要具有复杂有机碳降解功能。由此推断，这些mAFMs通过其内部的元素转换，以及模块-模块、模块-沉积物的物质交换，进而参与驱动红树林湿地的元素循环。“微生物活性功能模块”概念的提出，不仅能够帮助我们提炼复杂微生物群落中有价值的微生物互作关系，破译微生物群落驱动元素循环的机制，还有望应用在合成微生物学领域，提高合成微生物群落设计的效率与准确性。

该研究成果以“Microbial active functional modules derived from network analysis and metabolic interactions decipher the complex microbiome assembly in mangrove sediments”为题发表在《Microbiome》（中科院一区TOP期刊；IF: 16.837）。深圳大学古菌生物学中心的杜欢副研究员为论文的第一作者，刘杨研究员/助理教授、李猛教授为论文的通讯作者。该工作得到国家自然科学基金（92051102, 92251306, 32200099, 31970105, 32225003, 31700430, 32070108）、深圳市自然科学基金（JCYJ20200109105010363, JCYJ20180305163524811, JCYJ20190808152403587）和广东省高校创新团队项目（2020KCXTD023）等项目的资助。深圳大学为第一且唯一完成单位。

文章链接：https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-022-01421-w