宏條形碼方法揭示膠州灣海域角毛藻物種多樣性及其時空動態(tài)分布
中國科學院海洋研究所陳楠生課題組通過對膠州灣海域開展長時間序列采樣、高通量測序以及宏條形碼分析,獲得了對膠州灣角毛藻物種組成、時空分布規(guī)律的認識,研究成果近日在學術期刊Environmental DNA 在線發(fā)表。
角毛藻屬(Chaetoceros Ehrenberg, 1844)是海洋浮游植物中物種最豐富的硅藻屬之一,廣泛分布于全球近岸海域,是近岸海域生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢種類,在海洋初級生產(chǎn)力和海洋地球化學循環(huán)中發(fā)揮重要作用。盡管科學家們對角毛藻物種的多樣性進行了很多研究,但是絕大多數(shù)研究僅僅基于形態(tài)特征進行物種鑒定,具有局限性,導致很多形態(tài)相似、細胞較小的角毛藻物種尚未得到準確鑒定?;诜肿訕擞浀暮陾l形碼技術在浮游植物的研究中顯示出巨大潛力。
經(jīng)過對膠州灣2019年全年逐月12個航次采集到的樣本開展基于擴增子序列變異(ASVs)的高分辨率宏條形碼系統(tǒng)分析(DADA2),發(fā)現(xiàn)了25個角毛藻物種,其中有10個角毛藻物種在膠州灣未報道過,包括細胞較小的Chaetoceros neogracilis和突尼斯角毛藻(Chaetoceros tenuissimus),顯示出宏條形碼分析方法的優(yōu)勢。其中本研究表明膠州灣多個常見角毛藻物種的鑒定需要修訂,比如扁面角毛藻(Chaetoceros compressus)應該是與其形態(tài)相似的物種Chaetoceros contortus,冕孢角毛藻(Chaetoceros diadema)應該是與其形態(tài)特征相似的物種Chaetoceros rotosporus。比較12個航次的角毛藻相對豐度表明,大部分角毛藻物種表現(xiàn)出強烈的季節(jié)偏好性,并且不同角毛藻物種顯示不同的季節(jié)偏好性,有些物種在冬春兩季占優(yōu)勢,有些物種在夏秋兩季占優(yōu)勢,顯示出復雜的差異生態(tài)適應性。本研究為探索角毛藻的季節(jié)適應機制奠定了基礎。
不僅如此,本研究分析得到的154個注釋為角毛藻的ASVs中,超過一半的ASVs(82個ASVs)沒有注釋到已知角毛藻物種,代表尚未得到鑒定的角毛藻物種(Chaetoceros sp.),表明膠州灣角毛藻多樣性被嚴重低估。因此,可以期待隨著更全面的參考條形碼數(shù)據(jù)集的建立,宏條形碼分析方法可以更好的應用于角毛藻和其他屬浮游植物物種的生態(tài)學研究。
中國科學院海洋生態(tài)與環(huán)境科學重點實驗室博士后崔宗梅和特別研究助理劉淑雅為論文共同第一作者,陳楠生研究員為文章通訊作者。徐青博士和山東膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站趙永芳工程師為論文共同作者。相關研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金委面上基金等項目資助。
相關論文及鏈接:
Zongmei Cui#, Shuya Liu#, Qing Xu, Yongfang Zhao, Nansheng Chen*. Differential ecological adaptation of diverse Chaetoceros species revealed by metabarcoding analysis. Environmental DNA. 2023. (Zongmei Cui and Shuya Liu contributed equally to this work; Nansheng Chen is the corresponding author).
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/edn3.455

膠州灣海域角毛藻物種的組成及其時間變化
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