Advances in Polar Science第36卷第4期于2025年12月出版，本期为“极地生物多样性、生态系统和遗传资源探索新视野”专刊，共刊发10篇文章。本期内容已在极地业务平台(aps.chinare.org.cn,免费全文下载）、维普(www.cqvip.com,免费全文下载)、中国知网(www.cnki.net)、万方数据(www.wanfangdata.com.cn)、超星(qikan.chaoxing.com)上发布。

(1)Editorial: New horizons in the exploration of polar biodiversity, ecosystem and genetic resources

极地作为地球上最为严酷而独特的生态系统之一，孕育着丰富多样的微生物与宏生物类群。极地生物不仅在物种与基因新颖性上表现突出，承载着大量独特的遗传资源与产物资源，而且在生存适应能力与策略上也展现出极高的独特性。然而，全球气候变化与日益增多的人类活动，均对极地生物群落造成影响。本期专刊旨在通过多组学技术与前沿建模方法，探究全球变化背景下从微观到宏观的极地生态系统变化。

引用：New horizons in the exploration of polar biodiversity, ecosystems, and genetic resources. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 265-267, doi: 10.12429/j.advps.2025.1111

(2)The unique microbial diversity of Antarctic ice-free areas: a comparative review

本综述系统梳理了占大陆面积<0.4%的南极无冰区土壤（包括矿物土壤、企鹅粪便土壤、土壤生物结皮及隐生/隐石生境）微生物的群落多样性、适应机制、生态功能与开发潜力。南极陆地生态系统的微生物与病毒多样性低于温热带地区，同时具有显著区域特异性，包含大量未培养的特异性谱系，并在不同生境间呈明显群落分化。微生物通过多种耐寒与抗逆适应机制在南极大陆极端环境中生存，并在不同生境中通过有机碳分解、光合作用及痕量气体氧化等过程驱动碳氮循环过程。气候变化与人为扰动正在促使群落组成和营养类型发生转变，进而改变元素循环过程并对气候变化产生反馈作用。培养学与基因组学技术揭示了南极新颖的微生物类群，揭示了其在生物活性化合物与嗜冷酶等生物技术领域的广阔应用潜力。最后，本文呼吁加强长期、空间分辨的监测、整合宏基因组与培养学研究，以及建立合理的生物安全与保护策略，以应对快速变化的南极生态系统并保护其独特的微生物资源。

引用：Chen X J, Bai R Q, Ji M K, et al. The unique microbial diversity of Antarctic ice-free areas: a comparative review. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 268-284, doi: 10.12429/j.advps.2025.0032

(3)Research progress on secondary metabolites of polar microorganisms

极地地区以其极端低温、高辐射、贫营养的严酷环境，孕育了独特的微生物生态系统。为在“生命禁区”中生存，这些微生物进化出独特的代谢机制，其产生的次级代谢产物不仅是适应环境的“化学武器”，更成为新药发现与农业应用的宝贵资源。本文系统梳理了2013–2025年报道的111种极地微生物次级代谢产物，重点总结了其在结构分类（如生物碱、聚酮类、萜类等）与生物活性（抗菌、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等）方面的研究进展。基因组挖掘、多组学分析及CRISPR等分子工具的应用，显著推动了生物合成基因簇的鉴定与“沉默”基因簇的激活。通过共培养、异源表达及代谢工程等策略，研究人员已成功发掘出一系列具有应用潜力的新型活性分子。未来，人工智能、合成生物学与计算模型的深度融合，将进一步加速极地微生物次级代谢产物的发现与功能开发，为医药创新、农业生物防控及环境适应性产品提供可持续的生物资源与技术支持。

引用：Wu Z Y, Zhai W Y, Chen L B. Research progress on secondary metabolites of polar microorganisms. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 285-300, doi: 10.12429/j.advps.2025.0021

(4)Discovery of new polyketide–amino acid conjugates in Antarctic-derived Talaromyces sp. HDN1820200 by overexpression of a pathway-specific transcriptional factor TwnD

南极极端环境孕育了独特的微生物资源。中国海洋大学团队在南极海绵来源的真菌Talaromyces sp. HDN1820200中发现了一个潜在的聚酮-氨基酸生物合成基因簇。通过转录调控手段激活该基因簇后，成功获得两个全新结构的化合物：聚酮-氨基酸复合物bipolamide C和聚酮类化合物variotin A。进一步通过核磁共振、高分辨质谱及喂养实验等手段解析了化合物结构。其中，bipolamide C的结构中包含一个罕见的4-氧代异亮氨酸单元，该单元被首次证实来源于L-异亮氨酸的氧化修饰，基因敲除实验进一步证实了该基因簇在化合物合成中的关键作用。该工作不仅拓展了极端环境真菌天然产物的化学多样性，也为通过转录调控手段挖掘“沉默”基因簇提供了有效策略，有望推动来自特殊生境微生物的新药先导化合物发现。

引用：Zhang X, Liu L Y, Ma C T, et al. Discovery of new polyketide–amino acid conjugates in Antarctic-derived Talaromyces sp. HDN1820200 by overexpression of a pathway-specific transcriptional factor TwnD. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 301-319, doi: 10.12429/j.advps.2025.0031

(5)Effects of polycyclic aromatic hydrocarbon enrichment on microbial community structure in polar sediments

了解微生物群落对多环芳烃（PAHs）污染的响应对评估极地地区PAHs污染程度现状极为重要。本研究通过对人为添加PAHs（萘、菲、芴、荧蒽、芘）对极地潮间带和海洋沉积物进行富集培养，结合可培养菌分离、高通量测序及功能预测，系统分析了细菌群落对PAHs暴露的结构与功能响应。高通量测序显示富集后变形菌门（Proteobacteria）丰度显著增加，假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）成为PAHs暴露下的优势菌属；此结果与从富集物中成功分离获得的19株（主要为假单胞菌属）潜在PAHs降解菌一致。富集后的海洋与潮间带沉积物优势菌群与生物标记物存在差异，指示可能存在不同的PAHs降解类群。功能预测分析进一步表明PAHs富集显著上调了极地沉积物中的PAHs降解通路，可能通过优先降解PAHs母体，以应对PAHs浓度的增加。本文为研究极地地区PAHs污染的微生物响应提供了重要资料，为评估PAHs造成的生态危害提供了新的见解。

引用：Lyu Z, Chu J J, Li D, et al. Effects of polycyclic aromatic hydrocarbon enrichment on microbial community structure in polar sediments. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 320-330, doi: 10.12429/j.advps.2025.0009

(6)Diverse but low abundance resistome and virulome in Fildes Peninsula intertidal sediments

菲尔德斯半岛是南极地区受人类活动影响最严重的区域之一。抗生素抗性基因（ARGs）和毒力因子基因（VFGs）可通过水平基因转移传播，对生态安全与公共卫生构成严重威胁。然而，目前对菲尔德斯半岛潮间带沉积物中ARGs和VFGs的综合评估较为缺乏。为此，本研究对14份潮间带沉积物样本进行了宏基因组测序，系统揭示了该区域ARGs和VFGs的分布特征。共鉴定出397种ARGs，其中以多重耐药类、杆菌肽类和多黏菌素类抗性基因为主，但整体丰度较低。同时，检测到4204个VFGs，主要涉及黏附、运动、免疫调节等功能。此外，发现了部分携带VFGs的可移动遗传元件，但未发现ARGs与可移动遗传元件的直接关联，说明基因水平转移风险相对有限。值得注意的是，机会致病菌铜绿假单胞菌携带β-内酰胺类抗性基因，暗示了潜在的公共卫生风险。该研究首次系统评估了菲尔德斯半岛潮间带的ARGs和VFGs的分布，为南极菲尔德斯半岛生态安全监测提供了重要基础数据。随着人类活动在南极日益频繁，持续关注ARGs和VFGs的演变趋势具有重要意义。

引用：Yan D C, Ding H T, Liao L, et al. Diverse but low abundance resistome and virulome in Fildes Peninsula intertidal sediments. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 331-344, doi: 10.12429/j.advps.2025.0034

(7)Changes in bacterial community structure along a slope in sparse tundra soil near the Antarctic coast

本研究以南极长城站南部海岸线附近山坡的稀少苔原地区土壤为研究对象，分析了坡度梯度以及植被覆盖对土壤细菌群落结构的影响，并探究了其内在机制。采用高通量测序技术对于五种坡度地区的土壤样品进行了16S rRNA基因序列测定，获得了较高丰度的细菌。采用α多样性分析、β多样性分析和群落结构分析等分析方法，对于不同采样点之间的物种丰富度水平，土壤细菌群落结构的相似、土壤细菌群落的组成及其核心菌群等信息进行全面剖析。结果表明，在门水平上，高坡度植被区以变形菌门为主，低坡度植被区以变形菌门与酸杆菌门为主，无论坡度高低，无植被区都以变形菌门和酸杆菌门为主；在属水平上，高坡度植被区以鞘氨醇单胞菌属为主，低坡度植被区以芽单胞菌科为主，高坡度无植被区以芽单胞菌科与鞘氨醇单胞菌属为主，低坡度无植被区以芽单胞菌科为主。

引用：Wang J, Liu L, Zhao Y X, et al. Changes in bacterial community structure along a slope in sparse tundra soil near the Antarctic coast. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 345-355, doi:10.12429/j.advps.2025.0011

(8)Characteristics of net-collected phytoplankton community structure and its relationship with environmental factors in the Southern Ocean: a case study in the Cosmonaut Sea during austral summer of 2020/2021

浮游植物是初级生产的关键环节，对南大洋生态系统的生物生产过程和生物泵过程起着重要作用。本文基于2020/2021年夏季在南大洋宇航员海采集的浮游植物样品资料，系统分析了该海域浮游植物的群落结构特征及其与环境因子的关系。研究共鉴定出99种浮游植物，以硅藻和甲藻为主，其中硅藻（如拟菱形藻、角毛藻、脆杆藻）在物种丰富度、丰度和生物量上均占优势。浮游植物的丰度与生物量空间分布趋势一致，调查海区北部区域浮游植物多样性低，而丰度与生物量高。广义加性模型显示营养盐分布是影响群落结构的主要环境驱动因素，尤其是硅酸盐对浮游植物总丰度及其优势种丰度均具有显著负面影响。该研究进一步丰富了宇航员海浮游植物的基础数据，为深入理解南大洋生态系统对气候变化的响应提供了科学依据。

引用：Zhou Z Y, Zhao J, Vereshchaka A L, et al. Characteristics of net-collected phytoplankton community structure and its relationship with environmental factors in the Southern Ocean: a case study in the Cosmonaut Sea during austral summer of 2020/2021. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 356-372, doi: 10.12429/j.advps.2025.0016

(9)The distribution modeling and analysis of Antarctic krill: impacts of algorithm and spatial resolution

南极磷虾是南大洋生态系统关键种，精准预测其空间分布对生态系统水平渔业管理至关重要。本研究采用中国渔船在南极半岛周边海域的声学断面调查数据，评估了随机森林（RF）、广义可加模型（GAM）、极端梯度提升（XGBoost）和人工神经网络（ANN）等建模方法在不同空间分辨率下的表现。结果显示，RF在多数分辨率下预测性能最优，XGBoost生态推断稳健对分辨率变化不敏感，而GAM适于拟合粗分辨率数据且解释性强，ANN受限于小样本表现不佳。研究发现空间分辨率降低可减缓响应变量的零膨胀影响，但会损失局部空间分布信息，需根据管理目标权衡建模的分辨率选择。研究提出了平衡模型预测准确性、稳定与生态可解释性的多模型集成框架，为磷虾渔业科学管理提供更可靠工具

引用：Li W X, Ying Y P, Zhang J C, et al. The distribution modeling and analysis of Antarctic krill: impacts of algorithm and spatial resolution. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 373-391, doi: 10.12429/j.advps.2025.0028

(10)Otolith chemistry indicates the distinct spawning grounds and regional connectivity of Pagothenia borchgrevinki between the Antarctic Peninsula and Prydz Bay, Antarctica

本文以南极半岛和普里兹湾海域的博氏南冰鰧（Pagothenia borchgrevinki）作为研究对象，利用个体耳石中的微量化学元素的特征，探究在生活史过程中该鱼种在产卵场及各区域之间的连通性。通过对耳石截面不同区域的微量化学元素进行分析，根据生理、生态指示含义选取目标元素，探索种群结构、各生活史阶段影响因素及区域分布特征。研究结果表明，博氏南冰鰧在南大洋不同海域的种群具有一致性，沿岸斜坡流将底部鱼卵向上输送以便孵化，南大洋环流促进长距离迁徙运动。因此，多产卵场和多元化洋流促成多样化孵环境，同时个体行为差异和大规模洋流成为区域之间迁徙的主要动力。

引用：Wei L, Yu Y, Xu B, et al. Otolith chemistry indicates the distinct spawning grounds and regional connectivity of Pagothenia borchgrevinki between the Antarctic Peninsula and Prydz Bay, Antarctica. Adv Polar Sci, 2025, 36(4): 392-404, doi:10.12429/j.advps.2025.0018

来源：中国极地研究中心（中国极地研究所）