浮游生物多樣性高效檢測技術(shù)的建立及其在渤海褐潮研究中的應用.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)將有助于對水域環(huán)境的開發(fā)和利用。分子生物學的發(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),相對于傳統(tǒng)的顯微觀察方法具有快速、準確的特點,然而復雜的實驗流程、較高的成本和低的覆蓋度成為這類技術(shù)的弊端。下一代測序技術(shù)以其快速、準確和通量高的優(yōu)點,被廣泛應用于基因組學和轉(zhuǎn)錄組學等領(lǐng)域中,為生命

2、科學的研究提供了許多新的方法。
　　本研究把高通量測序技術(shù)應用到浮游生物多樣性研究中,開發(fā)了一種浮游生物多樣性的高效檢測技術(shù):利用通用引物擴增可以區(qū)分不同物種的基因marker—18S rDNA可變區(qū) V9后,進行高通量測序,再對可操作分類單元OTUs(operational taxonomic units)進行分類,實現(xiàn)對環(huán)境樣品中浮游生物多樣性的分析。該技術(shù)具有簡單、快速、高通量、低成本和高靈敏度等優(yōu)點,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、新開口和樂亭沿海作為重要的海水養(yǎng)殖基地,極大地促進了當?shù)貪O業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展,然而海水富營養(yǎng)化的加重導致了赤潮的頻繁發(fā)生,尤其是2009年以來出現(xiàn)的褐潮,褐潮藻直徑約2μm,最高濃度可達109個/L,由于其能顯著阻止當?shù)仞B(yǎng)殖的海灣扇貝的進食,對當?shù)氐呢愵愷B(yǎng)殖業(yè)帶來了嚴重的經(jīng)濟損失。該褐潮優(yōu)勢藻個體微小,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)的分子生物學技術(shù)存在費時、費力、成本較高且生物覆蓋

4、度較窄等缺陷。本次實驗研究選擇了2011年渤海褐潮期四個站位(山海關(guān)海域、撫寧海域、新開口海域和樂亭海域)的微型浮游生物樣品作為研究對象,應用開發(fā)的浮游生物多樣性的檢測方法,首先對微型浮游生物的組成結(jié)構(gòu)進行了綜合的分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)四站位各含有11~13個綱235~255種浮游植物和8~12門35~97種微型浮游生物,浮游生物含量高于傳統(tǒng)形態(tài)學觀察,顯示了本技術(shù)發(fā)明高靈敏度和廣泛的覆蓋范圍。通過多樣性指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)樂亭海域物種均勻度相對較好,

5、多樣性最高;新開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物中纖毛蟲、多細胞生物和絲足蟲種類較多,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致,實驗結(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,我們對其褐潮的優(yōu)勢種進行了分析,發(fā)現(xiàn)抑食金球藻( Aureococcus anophagefferens)和多形微眼藻(Minut