东海及渤海超微型真核浮游生物分子多样性研究

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超微型真核浮游生物数量大、分布广、生长快、周转率高,是海洋生产力的基础,也是海洋生态系统能量流动和物质循环非常重要的参与者,具有重要的生态学作用。相比于原核生物,对超微型真核浮游生物的分子多样性研究相对较少。近年来,高通量测序技术不断成熟,为深入研究超微型真核浮游生物的分子多样性及其环境驱动机制提供了契机。目前,对环境变化剧烈、受人类活动影响较大的河口海湾地区的超微型真核浮游生物分子多样性及其环境驱动机制研究较为匮乏。本研究利用高通量测序,在DNA/RNA水平上,对东海及渤海超微型真核浮游生物分子多样性进行研究,探讨其群落组成的时空变化和环境驱动机制。主要结果如下:(1)舟山海域的时间序列研究:1.舟山海域“活跃的”(基于RNA测序)的超微型真核浮游生物的α多样性在不同月份间存在显著差异,2月最低,10月最高。2.群落组成以Alveolata、Archaeplastida和Stramenopiles为主,并在月份间表现出明显差异。Ciliophora在2月、5月、6月和7月可占到总序列数的30%左右,其他月份占比较低;Ochrophyta在5月占比最高为92%,7月最低为59%。3.丰富种和稀有种在不同月份会相互转化。4.溶解氧、盐度、温度对该海域的超微型真核浮游生物的α多样性和群落结构都有显著影响。营养盐,尤其是NO2-,是影响群落结构最主要因素,同时生物因子(异养细菌、聚球藻、PPE、病毒)、pH也起一定的作用。(2)长江口/东海冬、夏季的研究:1.长江口/东海冬、夏季之间的环境存在显著差异,超微型真核浮游生物的β多样性和群落结构也存在显著差异。Metazoa和Dinoflagellata是对冬季和夏季之间的群落差异贡献度最高的两大类群。2.长江口/东海冬、夏季各自不同区域(province)间环境存在异质性。不同区域间α多样性、β多样性和群落结构也存在显著差异。冬季的α多样性在区域2最高,其次是区域1,区域3最低;夏季的α多样性在区域2最高,而后依次是区域1、区域3、区域4。Opisthokonta、Alveolata是对冬、夏季各自不同区域间群落差异贡献度最高的两大类群。3.环境、地理距离、水团塑造了冬季群落结构,环境最主要;水团、地理距离、深度塑造了夏季群落结构,水团最主要。水团运动促进了超微型真核浮游生物扩散,但是区域范围的栖息条件(地理距离、深度和环境)限制了其更广泛地扩散并对其进行选择。(3)渤海研究:1.渤海各个站位表层的α多样性低于底层;每个站表层丰富OTU的相对丰度比底层高,稀有OTU与之相反。2.Alveolata(45.11%)和Stramenopiles(26.16%)在渤海的相对序列丰度最高。Ciliophora 和 Dinoflagellata是Alveolata中最主要的类群,它们在每个站的相对丰度(>95%)都远高于其他类群;Stramenopiles 主要由 Ochrophyta 和 StramenopilesX 组成。3.Alveolata(44%)和Stramenopiles(28%)对站位间群落差异贡献度最高,差异贡献度最高的前十个OTU中有6个OTU属于Alveolata(5个属于Ciliophora,1个属于Dinoflagellata),1个OTU属于Stramenopiles。4.盐度对渤海超微型真核浮游生物的群落组成影响最为显著,同时病毒、营养盐等环境因子也对群落有显著影响。
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