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,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,該類群對生態(tài)系統(tǒng)產生著重要影響。本研究以高緯度近岸海域微型浮游真核生物(≤50μm)為研究對象,利用梯度變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(DGGE)技術分析該類群的物種組成和時空分布差異,同時設計特異性分子探針,綜合評估微微型浮游真核生物(≤5μm)中優(yōu)勢種群豐度和生物量組成。另

2、外,利用我國第三次北冰洋考察獲得的北冰洋中心海域樣品,構建SSU rRNA基因文庫,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)和流式細胞術計數(FCM)(≤3μm)綜合評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)學地位。主要研究結果如下:
　　 1.運用DGGE技術,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

3、構的空間分布特征。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,外灣和內灣群落結構差異明顯,不同站位具有不同的微型真核生物多樣性。典型對應分析(CCA分析)顯示,溫度和鹽度是影響王灣微型真核生物群落結構的主要環(huán)境因子。DGGE測序結果顯示,2009年K3站位的主要真核類群有Syndiniales、Chamaeleomyces granulomatis、Calanus sinicus和Chrysophyceae

4、sp.。造成灣內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)的沿岸帶來的高溫高鹽海水、夏季冰川融水注入灣內產生的溫度和鹽度梯度變化以及冬季海冰覆蓋等。這導致了灣內水體溫度、鹽度、渾濁度改變迅速,生態(tài)環(huán)境復雜多變,造成生物多樣性各異。
　　 2.對北冰洋中心海域B80-20 m和B85-0 m的海水樣品分別進行了SSU rRNA克隆建庫。獲得了CNCⅢ05和CNCⅢ51兩個SSU rRNA基因文庫。分析表明,CNCⅢ05具

5、有豐富的生物多樣性,共包含有5個生物類群:alveolates、stramenopiles、metazoans、chlorophytes和telonema。CNCⅢ51文庫除了上述五種之外,還有picobiliphytes和Choanoflagellida。在兩個基因庫中,與Micromonas pusilla相關的物種是最常被檢測到的克隆子之一。而通過克隆文庫估算曲線分析物種相對豐富度發(fā)現,本研究中通過基因文庫顯示的物種豐富度可能被低

6、估。相關海域環(huán)境樣品的宏基因組文庫構建及焦磷酸測序技術的應用可幫助我們更深入了解該海域的多樣性信息。
　　 3.用實驗室純培養(yǎng)的兩株極地藻種(Chlorella vulgaris,micromonas sp.),設置不同的雜交條件,包括酶處理、變性劑甲酰胺濃度、雜交溫度和時間、探針濃度等,對熒光原位雜交技術進行了優(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FISH、FCM和DAPI計數比較顯示,雜交前后細胞數量無顯著差異,表明優(yōu)化后的雜交體系具有很高的雜交效率,可以應用于北極海域環(huán)境樣品的定量分析。
　　 4.第三次科學考察北冰洋中心海域樣品的FISH結果顯示,微微型浮游真核生物的豐度較高,達到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)勢類群之一。FCM結果顯示,微微型真核生物的豐度為0.955×103-1.073×104cells mL-1。FISH計數(≤5μm)和FCM計數(≤3μm)結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趨勢基本相似,但FISH計數顯示的豐度稍高。FISH調查結果證明,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.應用熒光原位雜交技術對2008年北極王灣50m以上水層微微型浮游真核生物進行監(jiān)測。結果顯示,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以及周邊快速變動環(huán)境因子的影