Coriolis 应用：亚南极空气微生物的每日更替

导读 在低温、偏远、低生物量的亚南极环境中，空气微生物的采集与解析面临采样体积、样本回收、液体冻结和方法学偏差等多重挑战。Malard 等人在南乔治亚岛开展了为期两周的近地表空气微生物时间序列研究。研究显示，空气细菌群落每天可发生高达 90% 的组成更替，同时仍保留 10-20% 的稳定核心微生物组。Coriolis Micro 与 Coriolis Compact 在该研究中分别承担“湿式高流量快照”和“干式长时积分”的角色，为极端环境空气生物气溶胶采样提供了有代表性的组合方案。

一、背景介绍：在低生物量空气中寻找微生物迁移的线索

空气并非只是物理颗粒和气体的混合物，也承载着细菌、真菌、病毒、孢子、花粉及其遗传物质。对农业病害传播、公共卫生、生物安全、室内空气质量和生态系统连通性而言，空气生物气溶胶都是不可忽视的监测对象。

极地和亚极地环境尤其特殊。一方面，它们被海洋环流、大气环流和极端气候隔离，空气微生物浓度低、采样窗口有限；另一方面，气候变化正在改变风场、降水和局地生态位，可能影响外源微生物进入、沉降和定殖的机会。因此，如何在偏远、寒冷、低生物量环境中稳定获得可用于分子分析的空气样本，是这类研究能否深入推进的关键。

本研究选择南大西洋亚南极的 South Georgia 作为天然实验场，在海岸站点 King Edward Point（KEP）与约 200 m 海拔的 Deadman’s Cairn / Lewis Pass（DMP）开展连续采样。两个站点分别代表局地生态源更强的海岸环境与更容易受气团输送影响的高海拔环境。

二、研究方法：两款Coriolis采样器构成互补采样窗口

研究团队于 2021 年 10 月 13-25 日采集 60 个空气样本和 5 个降雨样本，并同步整合温度、气压、风速和风向等气象数据。空气样本经 DNA 提取后进行 16S rRNA V4 区扩增子测序，部分样本进一步开展 shotgun metagenomics，用于解析空气微生物的分类组成、潜在来源和功能特征。

 
• Coriolis Micro：湿式高流量快照。
研究中，Coriolis Micro 采样锥预装无菌 DNase/RNase-free H2O，以 300 L/min 流量运行。DMP 受电池条件限制，采样窗口为 180 min；KEP 有外接电源支持，采样时间延长至 6 h。采样结束后，液相样本经离心浓缩至约 1 mL，再进入 DNA 提取流程。其优势在于高流量、液相输出和下游快速分子分析兼容性，适合捕捉短时间窗口内的空气微生物“快照”。

• Coriolis Compact：干式长时积分。
研究中，Coriolis Compact 以 50 L/min 流量运行，DMP 与 KEP 的采样时间分别为 180 min 与 6 h。样本首先以干式旋风方式沉积在无菌采样锥内壁；采样结束后，加入 1 mL 分子生物学级无菌水，vortex 60 s 重悬，再进入 DNA 提取流程。其优势在于无需预装采样液，可避免寒冷环境中液体冻结，更适合偏远、低生物量和需要较长积分时间的野外布点。
研究还设置 Welch 真空泵+滤膜作为对照方法，以 20 L/min 进行长时间过滤采样。三种方法共同构成了对采样体积、采样时长、样本形态和下游测序表现的比较基础。

采样方案

三、结果：空气微生物群落高度动态，采样器表现形成互补

每升空气归一化后捕获到更高的 microbial richness 与 Shannon diver