海洋所在膠州灣海鏈藻屬物種多樣性及時空動態(tài)分布特征方面獲得新進展
中國科學(xué)院海洋研究所陳楠生課題組通過對膠州灣海域開展全年逐月的時間序列采樣、高通量測序以及宏條形碼分析,首次開展了膠州灣海鏈藻屬多樣性、物種組成以及時空動態(tài)分布特征的研究,并探討了該海域海鏈藻時空動態(tài)分布的驅(qū)動因子,獲得了新進展。研究成果以題為“Rich diversity and active spatial-temporal dynamics of Thalassiosira species revealed by time-series metabarcoding analysis”的研究論文在Nature旗下期刊ISME Communications發(fā)表。博士研究生劉奎艷和特別研究助理劉淑雅博士為論文共同第一作者,陳楠生研究員為通訊作者。

時間序列宏條形碼分析揭示膠州灣海鏈藻屬物種的多樣性和時空動態(tài)特征
海鏈藻屬(Thalassiosira)是硅藻門中物種最豐富的屬之一,目前包括199個物種(179個接受的物種,19個接受的變種和1個接受的forma種),是浮游植物群落的重要組成部分,對海洋初級生產(chǎn)力有積極貢獻。多個海鏈藻物種是有害藻華(Harmful algal bloom, HAB)暴發(fā)的原因種,對海洋生態(tài)系統(tǒng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖造成了負面影響。盡管基于形態(tài)的分類學(xué)研究已經(jīng)鑒定了大量的海鏈藻物種,但是由于該方法的分辨率不足,目前海鏈藻物種在海洋生態(tài)系統(tǒng)中的組成及地理分布情況尚不清楚。
膠州灣是中國黃海的半封閉式濱海海灣,作為濱海生態(tài)系統(tǒng)的模型縮影,對浮游植物動態(tài)分布進行了長期同步研究,為了解中國整個近海生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和趨勢提供了有價值的數(shù)據(jù)集。在膠州灣海域已經(jīng)有27種(包括1個變種)海鏈藻物種被鑒定到,除小字海鏈藻T. minuscula外,幾乎所有的海鏈藻HAB物種均已鑒定,表明膠州灣是研究海鏈藻 HAB的理想模式海域。前期在膠州灣單次調(diào)查采集的浮游植物樣本宏條形碼分析中,鑒定出膠州灣以前未報道的海藻屬物種,表明宏條形碼分析在海藻屬物種鑒定的優(yōu)勢,并表明該海域存在更多的海藻屬物種還未檢測。本文推測,通過對膠州灣開展高頻次采樣,利用宏條形碼分析可以更好地揭示膠州灣海鏈藻屬多樣性、物種組成以及時空動態(tài)分布特征。
本研究以宏條形碼分析為手段,系統(tǒng)分析了膠州灣模式海洋生態(tài)系統(tǒng)海鏈藻的組成和時空動態(tài)分布。通過對2019年每月從12個采樣點采集的樣本進行分析,鑒定出14個海鏈藻屬物種,其中5個物種未在膠州灣歷史航次得以鑒定,證明了宏條形碼分析在生態(tài)學(xué)研究中的分辨率和有效性。另外,本研究還發(fā)現(xiàn)膠州灣海鏈藻屬多個物種表現(xiàn)出顯著的時間偏好,其中以柔弱海鏈藻T. tenera為代表的部分種表現(xiàn)為春冬季偏好,以倫德海鏈藻T. lundiana和小字海鏈藻T. minuscula為代表的部分種表現(xiàn)為夏秋偏好,表明溫度是影響膠州灣海鏈藻物種的重要驅(qū)動因子。隨著更多海鏈藻物種參考序列的解析和參考序列數(shù)據(jù)庫的完善,宏條形碼分析方法可以更加準確、有效地應(yīng)用于海洋生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)研究。
該研究得到國家自然科學(xué)基金項目,中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、青島創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)軍人才計劃項目以及加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會項目的聯(lián)合資助。
論文信息:Kuiyan Liu, Shuya Liu, Zongmei Cui, Yongfang Zhao, Nansheng Chen. Rich diversity and active spatial–temporal dynamics of Thalassiosira species revealed by time-series metabarcoding analysis. ISME Communications, 2024, ycad009, https://doi.org/10.1093/ismeco/ycad009
論文鏈接:https://academic.oup.com/ismecommun/advance-article/doi/10.1093/ismeco/ycad009/7513314
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