中國海區(qū)寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的DNA條形碼與分子生態(tài)學研究.pdf

1、海洋浮游纖毛蟲是在海洋中浮游生活的一類單細胞原生動物,主要是指寡毛類纖毛蟲( Oligotrich ciliates),隸屬原生動物界( Protozoa)、纖毛門(Ciliophora)、旋唇綱(Spirotrichea),分屬于寡毛亞綱(Oligotrichia)和環(huán)毛亞綱(Choreotrichia)。它們個體微小,是微食物網向經典食物鏈物質和能量傳遞的關鍵環(huán)節(jié)。
　　本研究通過2010年10月-2011年12月為期1年的年

2、度調查,對黃渤海、膠州灣、青島二浴、煙臺近海和東海的浮游纖毛蟲群落進行了指紋圖譜、單細胞核糖體拷貝數、生物多樣性、時空分布和生物地理學等多方面多層次的分子系統(tǒng)學和分子生態(tài)學研究。采用最大似然法、鄰接法對83個浮游寡毛類種群3個 rDNA片段的158條序列進行分子系統(tǒng)分析和指紋圖譜的構建;利用單細胞測序和 QPCR等方法對浮游寡毛類和緣毛類纖毛蟲類群進行了 rDNA拷貝數和變異性計算;研究了黃渤海浮游微型纖毛蟲在種類組成、季節(jié)變化特征、空

3、間分布特征以及群落結構的異同;利用數據分析軟件包 Primer6.0+PERMANOVA中的 BIOENV、PERMANOVA和多維標度(multi-dimensional scaling,MDS)等多元統(tǒng)計方法對2個航次浮游微型纖毛蟲的平面和空間分布格局進行了探討;分析了黃渤海微型浮游纖毛蟲的環(huán)境影響因子對南黃海、渤海、北黃海海域的作用。
　　得到的結果有:
　　1.基于18S,ITS,28S rDNA探討環(huán)毛亞綱和寡毛亞

4、綱纖毛蟲的條形碼與系統(tǒng)進化關系的研究
　　1)三種基因一致支持丁丁類纖毛蟲中部分屬級類群的單源性,包括Eutintinus,Amphorellopsis,Tintinnidium,Strombidinopsis和 Rhabdnella;
　　2)三種基因的系統(tǒng)分析結果一致顯示 Favella屬種類分為兩支,支持將該屬劃分為Favella和Schmidingerella的兩個屬系統(tǒng)修訂;
　　3) SSU分子系統(tǒng)分析顯示

5、丁丁類纖毛蟲的常見屬 Metacylis,Stenosemella以及Tintinnopsis為多源發(fā)生;
　　4)丁丁類纖毛蟲中物種量最豐富的 Tintinnopsis種類形成9個高支持率的次級類群,可為該類纖毛蟲的環(huán)境序列歸類提供參考圖譜;
　　5)5.8S-ITS段rDNA基因在丁丁類纖毛蟲中呈現出高的物種分辨率,顯示其作為條形碼基因的適用性。三段基因比較顯示 LSU rDNA變異性最高,SSU rDNA保守型最強;<

6、br>　　6)不同時間地理位置的種群間水平SSU rDNA序列比較顯示環(huán)毛類纖毛蟲種內存在潛在的基因型。
　　2.基于單細胞分析估算寡毛類與緣毛類纖毛蟲基因組內rDNA操縱子的拷貝數與序列多態(tài)性
　　1)纖毛蟲細胞具有超高的rDNA拷貝數,最高約310000個拷貝;
　　2)纖毛蟲 rDNA基因組內的序列變異較大。rDNA標記的個體內單倍型多樣性和核苷酸多樣性,序列差異主要表現為單核苷酸多態(tài)性;
　　3) rDN

7、A的拷貝數與單倍型多樣性呈顯著正相關。
　　3.黃渤海表層水中微型寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的分子多樣性及時空變化
　　1) T-RF多樣性指數和香濃威納指數在南黃海均高于渤海,并且和 P比 Si的摩爾質量比呈負相關;
　　2)群落組成的多維標度和 PERMANOVA分析表明全部樣品具有明顯的季節(jié)分布(P<0.01)而沒有發(fā)現明顯的晝夜和空間分布差異(P>0.05);
　　3) Mantel檢驗分析顯示環(huán)境因子 P和

8、Si的比率,水溫和溶解氧濃度決定了全部樣品的分布模式(P<0.05)。冬季樣品中,生物地理距離和環(huán)境影響了群落結構,溫度和溶解氧是最重要的影響因素(P<0.01);
　　4)黃渤海海區(qū)存在大量新穎的物種多樣性,其中許多稀有基因型屬于寡毛亞科,但與已知的形態(tài)種有差異;
　　4.黃海冷水團區(qū)域微型寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的垂直分布與季節(jié)變化
　　1)黃海冷水團區(qū)域富含豐富的寡毛類纖毛蟲;
　　2)冬季樣品中所有T-RF數

9、、多樣性參數平均值均高于夏季樣品;
　　3)多維標度分析和相似性分析結果共同顯示黃海冷水團樣品具有明顯的季節(jié)分布模式(P<0.01);
　　4)生物-環(huán)境(BIOENV)分析表明鹽度、pH和溶解氧組合是影響微型纖毛蟲群落的重要因子(P<0.01);
　　5) Spearman相關性分析表明溶解氧和水溫與大部分多樣性指數成呈相關,可溶性磷酸鹽與多樣性指數呈正相關;
　　6)典型對應分析(CCA)結果表明鹽度、溶解氧

10、和硝態(tài)氮與南黃海冷水團微型纖毛蟲群落結構相關性極顯著(P<0.01),溫度與微型纖毛蟲群落結構顯著相關(P<0.05)。
　　5.黃渤海表層沉積物中寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的生物地理學研究
　　1)3個文庫共獲得269條序列,劃分為37個可操縱分類單元(OTUs),序列比對結果發(fā)現大部分OTU屬于環(huán)毛類纖毛蟲類群;
　　2)分子系統(tǒng)發(fā)育樹分析結果表明存在大量新穎的寡毛類和環(huán)毛類類群;
　　3) B47S站位的多樣性指

11、數和Chao1指數遠遠高于其他兩個文庫站位;
　　4)多維標度分析和相似性分析結果發(fā)現黃渤海沉積物樣品沒有明顯季節(jié)或時空分布;
　　5) T-RF數和豐富度多樣性指數與環(huán)境因子Chl-a呈負相關(P<0.05),采樣深度與Chl-a顯著性負相關(P<0.01;
　　6)生物地理距離和 T-RF的群落相似性散點分布結果顯示,全年和冬季樣品地理距離和群落相似性沒有相關性;
　　7)典型對應分析(CCA)結果表明沉積物