微生物群落沿深度梯度分异为三类生态集群
通过层次聚类分析，墨西哥湾的微生物群落可划分为三类生态集群，分别对应透光带（Cluster 1）、深层叶绿素最大值层（DCM，Cluster 2）和无光带（Cluster 3）。聚类结果在16S和18S数据集中高度一致（93%样本重叠），表明原核和真核微生物在垂直梯度上具有协同分布模式。透光带集群主要包含近岸和离岸表层水体样本（2–99米），DCM集群以离岸分层水域的深部叶绿素最大层样本为主（2–124米），无光带集群则集中于中深层水体（135–3,326米）。环境因子分析显示，温度、pH、文石饱和度等随深度增加而降低，而营养盐（NO3、PO4、SiO4）、DIC和pCO2则显著升高，氧含量和盐度在集群间相对稳定。
微生物多样性沿深度呈现类群特异性变化
原核生物多样性（香农指数和丰富度）从透光带到无光带显著增加，与全球深海微生物多样性模式一致，可能源于深层水体中多样的有机质利用策略和氧化还原反应。相反，原生生物多样性在DCM层最高，无光带显著降低，可能与DCM层特有的光照-营养耦合环境及较低的捕食压力有关。在分类组成上，透光带和DCM以SAR11、SAR86、黄杆菌目（Flavobacteriales）等异养细菌为主，同时包含聚球藻（Synechococcus）和原绿球藻（Prochlorococcus）；无光带则富集硝化螺菌目（Nitrosopumilales）、硫氧化菌（Thiomicrospirales）等具有特殊代谢功能的类群。原生生物中，甲藻纲（Dinophyceae）、辛迪纲（Syndiniales）、定鞭藻纲（Prymnesiophyceae）和Sagenista在透光带及DCM层占优势，无光带则以放射虫（Radiolaria）和二倍体纲（Diplonemea）为主。
广义可加模型揭示微生物丰度的非线性环境驱动机制
研究采用GAM对透光带主要微生物类群的log转化丰度进行建模，发现不同类群对环境因子的响应存在显著差异。例如，SAR11丰度与温度、铵盐（NH4）呈正相关，与硝酸盐（NO3）负相关，并在中等盐度下出现峰值；SAR86则随温度和DIC升高而增加，但与磷酸盐（PO4）和氧含量负相关。聚球藻和原绿球藻对盐度、营养盐和pH的响应截然不同：原绿球藻在离岸高盐水体中富集，而聚球藻更适应近岸低盐高营养环境。原生生物中，辛迪纲丰度与PO4负相关，与NO3、NH4正相关；Sagenista则呈现复杂的温度依赖性，其亚类群（如MAST-4B、4C、7B）可能具有不同的温度生态位。
微生物空间分布预测拓展采样分辨率
基于GAM模型，研究进一步预测了未进行DNA采样的84个站点的微生物log丰度，生成了墨西哥湾全海域的微生物分布图。结果显示，SAR11在西部和西南海域丰度较高，SAR86在南部离岸水域富集；原绿球藻集中于南部离岸水体，聚球藻和黄杆菌目则在密西西比河冲淡水影响的近岸区域占优。盐度梯度（尤其是北部湾的淡水输入）是驱动微生物水平分异的关键因素，体现了陆源输入对沿岸微生物群落结构的塑造作用。
指示物种分析识别海洋酸化潜在生物标志物
通过指示物种分析，研究发现一批原生生物类群与TA:DIC比值（表征海水缓冲能力）显著相关。低TA:DIC（即酸化倾向）水体中，Ostreococcus、Gephyrocapsa huxleyi、隐藻目（Cryptomonadales）等类群的ASV丰度显著升高；高TA:DIC水体则与MAST-3B、MAST-4B、Kathablepharidida等类群相关。值得注意的是，原核生物中未发现与TA:DIC显著相关的指示类群，暗示原生生物可能对碳酸盐化学变化更为敏感。这些类群（如Ostreococcus和G. huxleyi）可作为墨西哥湾酸化监测的候选生物指标。
研究意义与未来方向
该研究首次在墨西哥湾全海域尺度上整合微生物群落结构与多参数环境数据，通过GAM量化了环境因子对微生物丰度的非线性影响，为理解微生物在变化环境下的响应提供了新视角。未来需结合时间序列采样、宏基因组/转录组分析及培养实验，进一步揭示类群内部生态型的分化机制及其对海洋酸化、升温和富营养化的适应潜力。
