基于eDNA宏基因组的草海湖泊硅藻群落及多样性分析

作     者：郭金 蒋娟 龙云川 代亮亮 苏荣翔 陈颜明 GUO Jin;JIANG Juan;LONG Yunchuan;DAI Liangliang;SU Rongxiang;CHEN Yanming

作者机构：贵州科学院贵州省生物研究所贵州贵阳550009 贵州科学院草海生态站贵州威宁553100 贵州草海国家级自然保护区管理委员会贵州威宁553100 

出 版 物：《环境科学研究》 (Research of Environmental Sciences)

年 卷 期：2024年第37卷第5期

页      面：1027-1036页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.32360036) 贵州省基础研究计划项目(黔科合基础ZK一般233) 贵州科学院博士科研启动项目(黔科院R字02号) 

主　　题：硅藻群落 高原湿地 宏基因组 环境DNA 

摘      要：环境DNA(eDNA)技术作为新兴生物多样性监测方法,具有非侵入性、高效性及灵敏性的特点.为探究基于宏基因组测序的eDNA技术对喀斯特湖泊硅藻监测的适用性,以贵州草海为例,采集草海湖滨带的水样及表层沉积物样品,运用宏基因组学与eDNA相结合的方法,分析浮游及沉积硅藻的群落组成、生物多样性及KEGG代谢功能.结果表明:①草海硅藻群落共注释到4纲23目36科54属78种,在科分类阶元上以舟形藻科和海链藻科为优势类群.硅藻群落的Chao1指数平均值为42.88±15.35,Shannon-Wiener指数平均值为2.09±0.29.②硅藻群落KEGG通路功能最具代表性的是全局和概述图谱(global and overview maps),其次是能量代谢、翻译;优势KO基因主要为atpF基因、secA基因、rplT基因、rpoA基因、argH基因.③主坐标分析(PCoA)和相似性分析(ANOSIM)表明硅藻群落存在显著的环境介质差异;LEfSe分析揭示浮游硅藻群落的差异标志物主要为海链藻属(Thalassiosira)、小环藻属(Cyclotella),沉积硅藻主要是管状藻属(Fistulifera)、褐指藻属(Phaeodactylum)、微壳藻属(Nanofrustulum)等;Wilcoxon秩和检验表明,浮游硅藻的差异基因集中在叶酸生物合成通路、嘧啶代谢,沉积硅藻的差异基因集中在光合作用、氧化磷酸化等代谢功能.研究显示,高灵敏性的eDNA宏基因组技术能有效描述草海湖泊硅藻群落及多样性,在喀斯特湖泊生物多样性监测及水生态环境健康评估具有广阔的应用前景.