浮游生物多樣性高效檢測(cè)技術(shù)的建立及其在渤海褐潮研究中的應(yīng)用.pdf

1、浮游生物在水體生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)以及信息傳遞等方面起著不容忽視的作用,研究水體中浮游生物多樣性組成結(jié)構(gòu)將有助于對(duì)水域環(huán)境的開(kāi)發(fā)和利用。分子生物學(xué)的發(fā)展為浮游生物多樣性研究提供了新的方法,目前常用的克隆技術(shù)、DGGE和RLFP等技術(shù),相對(duì)于傳統(tǒng)的顯微觀察方法具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn),然而復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)流程、較高的成本和低的覆蓋度成為這類(lèi)技術(shù)的弊端。下一代測(cè)序技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確和通量高的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等領(lǐng)域中,為生命

2、科學(xué)的研究提供了許多新的方法。
　　本研究把高通量測(cè)序技術(shù)應(yīng)用到浮游生物多樣性研究中,開(kāi)發(fā)了一種浮游生物多樣性的高效檢測(cè)技術(shù):利用通用引物擴(kuò)增可以區(qū)分不同物種的基因marker—18S rDNA可變區(qū) V9后,進(jìn)行高通量測(cè)序,再對(duì)可操作分類(lèi)單元OTUs(operational taxonomic units)進(jìn)行分類(lèi),實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境樣品中浮游生物多樣性的分析。該技術(shù)具有簡(jiǎn)單、快速、高通量、低成本和高靈敏度等優(yōu)點(diǎn),為浮游生物的研究提供了

3、新的思路。
　　渤海的山海關(guān)、撫寧、新開(kāi)口和樂(lè)亭沿海作為重要的海水養(yǎng)殖基地,極大地促進(jìn)了當(dāng)?shù)貪O業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,然而海水富營(yíng)養(yǎng)化的加重導(dǎo)致了赤潮的頻繁發(fā)生,尤其是2009年以來(lái)出現(xiàn)的褐潮,褐潮藻直徑約2μm,最高濃度可達(dá)109個(gè)/L,由于其能顯著阻止當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖的海灣扇貝的進(jìn)食,對(duì)當(dāng)?shù)氐呢愵?lèi)養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。該褐潮優(yōu)勢(shì)藻個(gè)體微小,形態(tài)特征不明顯,采用顯微觀察困難且誤差較大,而傳統(tǒng)的分子生物學(xué)技術(shù)存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本較高且生物覆蓋

4、度較窄等缺陷。本次實(shí)驗(yàn)研究選擇了2011年渤海褐潮期四個(gè)站位(山海關(guān)海域、撫寧海域、新開(kāi)口海域和樂(lè)亭海域)的微型浮游生物樣品作為研究對(duì)象,應(yīng)用開(kāi)發(fā)的浮游生物多樣性的檢測(cè)方法,首先對(duì)微型浮游生物的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合的分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)四站位各含有11~13個(gè)綱235~255種浮游植物和8~12門(mén)35~97種微型浮游生物,浮游生物含量高于傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)觀察,顯示了本技術(shù)發(fā)明高靈敏度和廣泛的覆蓋范圍。通過(guò)多樣性指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)樂(lè)亭海域物種均勻度相對(duì)較好,

5、多樣性最高;新開(kāi)口海域物種豐富度最高;而山海關(guān)海域物種均勻度、豐富度以及多樣性最低。其中浮游植物中甲藻、綠藻和硅藻以及浮游動(dòng)物中纖毛蟲(chóng)、多細(xì)胞生物和絲足蟲(chóng)種類(lèi)較多,浮游生物的群落結(jié)構(gòu)的變化可能由于褐潮期理化及生物因素改變導(dǎo)致,實(shí)驗(yàn)結(jié)果為渤海以及褐潮期的微型浮游生物多樣性研究提供了寶貴的資料。
　　同時(shí),我們對(duì)其褐潮的優(yōu)勢(shì)種進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)抑食金球藻( Aureococcus anophagefferens)和多形微眼藻(Minut