【摘 要】
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珊瑚共附生微生物(虫黄藻、细菌和真菌等)对造礁珊瑚的生存及其健康发挥着重要作用,因此是评估珊瑚对全球变暖的适应性的关键内容。前人对南海珊瑚共附生微生物的群落组成方面已有较多的研究,但对黄岩岛珊瑚的共附生微生物却鲜有报道。黄岩岛位于南海中部,是一座相对孤立的环礁,在地理位置上介于南海高、低纬度之间,远离人为活动的直接干扰,因此具有独特的研究价值。本文基于高通量二代测序技术,分析了黄岩岛221个珊瑚样
【基金项目】
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国家自然科学基金重大项目(批准号:42090041); 国家自然科学基金重点项目(批准号:42030502); 广西科技创新和基地人才专项项目(批准号:AD17129063,AA17204074);
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珊瑚共附生微生物(虫黄藻、细菌和真菌等)对造礁珊瑚的生存及其健康发挥着重要作用,因此是评估珊瑚对全球变暖的适应性的关键内容。前人对南海珊瑚共附生微生物的群落组成方面已有较多的研究,但对黄岩岛珊瑚的共附生微生物却鲜有报道。黄岩岛位于南海中部,是一座相对孤立的环礁,在地理位置上介于南海高、低纬度之间,远离人为活动的直接干扰,因此具有独特的研究价值。本文基于高通量二代测序技术,分析了黄岩岛221个珊瑚样品的微生物多样性和群落组成特征,再结合黄岩岛及其邻近礁区568个珊瑚共生虫黄藻密度的空间变化特征,综合探讨了黄岩岛珊瑚的高温适应性及潜在的避难所功能。主要结论如下:(1)本研究对黄岩岛123个珊瑚(14属25种)的测序共检测到2个虫黄藻属(Cladocopium和Durusdinium)和32个亚系群。珊瑚共生虫黄藻群落的多样性存在显著的属间差异;而就群落组成而言,85.71%的珊瑚属均以强耐热性的(C3u、C15、D1亚系群)虫黄藻亚系群为主导,表明黄岩岛的珊瑚具有较强的高温适应性。(2)黄岩岛珊瑚共生虫黄藻的密度显著高于邻近礁区,表现出较强的高温适应性。基于黄岩岛及其邻近礁区568个珊瑚(4属58种)虫黄藻密度的对比分析,发现黄岩岛珊瑚共生虫黄藻的密度(3.38±0.17×10~6cells cm-2)显著高于南沙群岛(1.27±0.05×10~6cells cm-2)与西沙群岛(1.57±0.04×10~6cells cm-2),而与南海北部海南三亚的珊瑚共生虫黄藻密度(3.60±0.13×10~6cells cm-2)相似。这些来自不同区域,但属种相同的珊瑚,其虫黄藻密度也在对比中呈现出类似的结果,表明黄岩岛的珊瑚具有较强的耐热性和高温适应能力。进一步分析发现,高温、低营养盐浓度、夏季间歇性台风以及耐热型虫黄藻的共同作用是导致黄岩岛珊瑚具备高水平共生虫黄藻密度的主要原因。(3)本研究对黄岩岛24个珊瑚(5属10种)的测序共检测出53门136纲356目586科1116属2082种细菌。珊瑚共附生细菌的多样性存在显著的属间差异;而就群落组成而言,黄岩岛的珊瑚主要以益生菌Endozoicomonas(15.20%)和鲁杰氏菌(Ruegeria,5.26%)为主,指示了黄岩岛珊瑚具有良好的健康状况,并可能有助于提高珊瑚的高温适应性和恢复力。(4)本研究对黄岩岛74个珊瑚(10属16种)的测序共检测到5门25纲54目118科177属235种真菌。不同珊瑚共附生真菌的丰富度差异不显著,但多样性存在显著的差异;而就群落组成而言,黄岩岛珊瑚主导的共附生真菌为u.Ascomycota(子囊菌门的未定属,49.70%)和枝孢菌属(Cladosporium,10.47%),可能对维持其共生功能体的健康和稳态具有重要的作用。基于上述分析的结果,并结合黄岩岛的区域环境特征,本研究认为黄岩岛具有在气候变暖背景下成为南海珊瑚“避难所”的潜力,具体表现为:1)黄岩岛的珊瑚,与南沙群岛、西沙群岛相比,均具有较高的虫黄藻密度,且体内以强环境适应性的共附生微生物类型占据主导,包括耐热型的虫黄藻(C3u、C15、D1亚系群)、益生菌(Endozoicomonas和鲁杰氏菌)及有助于维持珊瑚健康和稳定的真菌类群(u.Ascomycota和枝孢菌属),这表明该区域的珊瑚共生功能体具有强的环境抗逆性,并能够有效降低珊瑚发生热白化的可能性;2)黄岩岛在高温季节时期会受到间歇性台风的影响,其所引起的降温效应将有助于缓解该区域珊瑚的热压力水平。此外,黄岩岛珊瑚礁未来经历年白化的时间也比全球珊瑚礁平均年白化时间晚至少5 a,表明该区域环境满足其作为珊瑚潜在“避难所”的生境条件;3)黄岩岛海域仅有低强度的人类活动,这将有效减少人为干扰对珊瑚的直接破坏与影响程度,并有利于其珊瑚“避难所”功能的发挥。
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