北極海域微型浮游真核生物的多樣性、生態(tài)分布及微微型青綠藻(picoprasinophytes)的生態(tài)地位.pdf

1、微型/微微型浮游真核生物普遍存在于高緯度海域的真光層中,具有異常豐富的多樣性,是微型食物鏈的基礎(chǔ),在海洋生態(tài)系統(tǒng)中占有十分重要的地位。在受全球變化影響明顯的北極近岸海域,該類(lèi)群對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生著重要影響。本研究以高緯度近岸海域微型浮游真核生物(≤50μm)為研究對(duì)象,利用梯度變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(DGGE)技術(shù)分析該類(lèi)群的物種組成和時(shí)空分布差異,同時(shí)設(shè)計(jì)特異性分子探針,綜合評(píng)估微微型浮游真核生物(≤5μm)中優(yōu)勢(shì)種群豐度和生物量組成。另

2、外,利用我國(guó)第三次北冰洋考察獲得的北冰洋中心海域樣品,構(gòu)建SSU rRNA基因文庫(kù),研究北冰洋中心海域的微型真核生物多樣性。并利用熒光原位雜交法(FISH)(≤5μm)和流式細(xì)胞術(shù)計(jì)數(shù)(FCM)(≤3μm)綜合評(píng)估微微型浮游真核生物,尤其是微微型青綠藻在北冰洋中心海域的生態(tài)學(xué)地位。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.運(yùn)用DGGE技術(shù),分析了2008和2009年夏季王灣(N78°59.29′,E11°39.60′)微型浮游真核生物群落結(jié)

3、構(gòu)的空間分布特征。DGGE圖譜顯示,王灣具有豐富的微型浮游真核生物多樣性和顯著的空間差異,外灣和內(nèi)灣群落結(jié)構(gòu)差異明顯,不同站位具有不同的微型真核生物多樣性。典型對(duì)應(yīng)分析(CCA分析)顯示,溫度和鹽度是影響王灣微型真核生物群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。DGGE測(cè)序結(jié)果顯示,2009年K3站位的主要真核類(lèi)群有Syndiniales、Chamaeleomyces granulomatis、Calanus sinicus和Chrysophyceae

4、sp.。造成灣內(nèi)外群落多樣性差異顯著的可能原因有:大西洋暖流為該地區(qū)的沿岸帶來(lái)的高溫高鹽海水、夏季冰川融水注入灣內(nèi)產(chǎn)生的溫度和鹽度梯度變化以及冬季海冰覆蓋等。這導(dǎo)致了灣內(nèi)水體溫度、鹽度、渾濁度改變迅速,生態(tài)環(huán)境復(fù)雜多變,造成生物多樣性各異。
　　 2.對(duì)北冰洋中心海域B80-20 m和B85-0 m的海水樣品分別進(jìn)行了SSU rRNA克隆建庫(kù)。獲得了CNCⅢ05和CNCⅢ51兩個(gè)SSU rRNA基因文庫(kù)。分析表明,CNCⅢ05具

5、有豐富的生物多樣性,共包含有5個(gè)生物類(lèi)群:alveolates、stramenopiles、metazoans、chlorophytes和telonema。CNCⅢ51文庫(kù)除了上述五種之外,還有picobiliphytes和Choanoflagellida。在兩個(gè)基因庫(kù)中,與Micromonas pusilla相關(guān)的物種是最常被檢測(cè)到的克隆子之一。而通過(guò)克隆文庫(kù)估算曲線(xiàn)分析物種相對(duì)豐富度發(fā)現(xiàn),本研究中通過(guò)基因文庫(kù)顯示的物種豐富度可能被低

6、估。相關(guān)海域環(huán)境樣品的宏基因組文庫(kù)構(gòu)建及焦磷酸測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用可幫助我們更深入了解該海域的多樣性信息。
　　 3.用實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng)的兩株極地藻種(Chlorella vulgaris,micromonas sp.),設(shè)置不同的雜交條件,包括酶處理、變性劑甲酰胺濃度、雜交溫度和時(shí)間、探針濃度等,對(duì)熒光原位雜交技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后的雜交條件為:1)10mg mL-1的溶菌酶37℃預(yù)處理30 min；2)雜交液甲酰胺濃度為40％；3)2

7、0μl雜交液中探針濃度為2μM；4)雜交條件為47℃雜交6 h。并且,通過(guò)FISH、FCM和DAPI計(jì)數(shù)比較顯示,雜交前后細(xì)胞數(shù)量無(wú)顯著差異,表明優(yōu)化后的雜交體系具有很高的雜交效率,可以應(yīng)用于北極海域環(huán)境樣品的定量分析。
　　 4.第三次科學(xué)考察北冰洋中心海域樣品的FISH結(jié)果顯示,微微型浮游真核生物的豐度較高,達(dá)到1.94×103-2.37×104cells mL-1(平均豐度為7.13×103cells mL-1)。其中,微

8、微型青綠藻(picoprasinophytes)占25.45％-86.89％(平均比例為44.37％),為主要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群之一。FCM結(jié)果顯示,微微型真核生物的豐度為0.955×103-1.073×104cells mL-1。FISH計(jì)數(shù)(≤5μm)和FCM計(jì)數(shù)(≤3μm)結(jié)果顯示從所有站位樣品獲得的微微型真核生物的豐度變動(dòng)趨勢(shì)基本相似,但FISH計(jì)數(shù)顯示的豐度稍高。FISH調(diào)查結(jié)果證明,以Micromonas為主的微微型青綠藻在北冰洋中心

9、海域厚重冰蓋下發(fā)揮著“隱蔽且異常重要”的生態(tài)作用。
　　 5.應(yīng)用熒光原位雜交技術(shù)對(duì)2008年北極王灣50m以上水層微微型浮游真核生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示,微微型真核生物的豐度為0.821×103-23.38×103cells mL-1,微微型青綠藻豐度為0.25×103-6.64×103cells mL-1占微微型真核生物的11.63％-54.64％,平均為29.11％。盡管夏季北極王灣海域受各種水團(tuán)以及周邊快速變動(dòng)環(huán)境因子的影