黄东海漂浮铜藻遗传多样性及混生、附生生物研究

作     者：刘永娟 

作者单位：自然资源部第一海洋研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：张学雷;肖洁

授予年度：2023年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：铜藻 金潮 遗传多样性 混生藻 附生藻 附生动物 

摘      要：2000年以来,我国黄、东海海域漂浮铜藻（Sargassum horneri）大规模暴发,其分布面积和覆盖面积呈上升趋势。大量漂浮铜藻在近海海域堆积,形成“金潮,对沿岸水产养殖业造成了严重损失,并威胁我国近海生态系统安全和海洋经济可持续发展。漂浮铜藻来源及其暴发机制是研究的重点之一。2016年开始,漂浮铜藻大量侵入南黄海苏北浅滩海域,每年春季与漂浮浒苔混杂,形成“双藻齐发的态势,给浒苔绿潮的监测与防控造成了一定的困难和困惑。漂浮铜藻和漂浮浒苔的时空分布规律如何,相互之间存在何种关系等等,是影响浒苔绿潮源头防控的重要科学问题。本研究对黄、东海海域漂浮铜藻主要暴发区进行了大规模采样和调查,对比研究漂浮铜藻与定生铜藻的形态和遗传多样性,探讨我国北方长岛海域定生铜藻对漂浮群体的可能贡献;调查研究黄、东海漂浮铜藻的混生绿藻、附生藻,以及附生动物的种类组成、时空分布特征和丰度等,探讨漂浮铜藻与漂浮浒苔以及其他附生生物的相互关系和影响。研究不仅为浒苔绿潮的监测与防控提供支撑,而且为铜藻金潮的暴发机制研究提供基础数据支撑。主要研究结果如下:1、黄海铜藻形态特征和遗传多样性研究:2020年11月–2021年6月,调查研究了黄海漂浮铜藻和长岛海域定生铜藻的形态特征和遗传多样性。发现漂浮和定生铜藻的植株形态呈现不同的季节性变化,11月两者的叶片和气囊形态差别不大,4–6月形态分化明显,表现为定生铜藻的叶片和气囊继续生长,而漂浮铜藻呈衰败趋势;漂浮铜藻的生殖托数量远低于定生铜藻,且较细短。同时,本文利用核基因（ITS2）和线粒体基因片段（cox3、rnl-atp9、rpl5-rps3和cob-cox2）研究铜藻样本的遗传多样性,结果显示,ITS2序列共发现2个多态性位点、5种基因型,线粒体基因片段共发现9个多态性位点、5个单倍型;不同地理群体间以及漂浮和定生群体间的遗传距离与群体内遗传距离差异不显著,表明该海域漂浮和定生铜藻可能来自相同的遗传群体。2、黄、东海漂浮铜藻混生和附生藻的分布和多样性:2022年4–6月,在黄、东海漂浮铜藻主要分布区域开展现场调查和遥感监测。研究发现,漂浮铜藻分布范围内存在混生藻和附生藻这两种类型大型藻,但分布格局明显不同。以浒苔（Ulva prolifera）为主的混生绿藻于4月下旬从江苏近岸水域开始,随着绿潮的发展迅速聚集和扩张,主要集中在南黄海西海岸（江苏、山东近海）,生物量向远岸方向明显减少。未发现有漂浮浒苔附着生长于漂浮铜藻藻体上的现象,两者受风和水流等物理作用,在绿潮暴发区形成混生现象。与混生绿藻不同,附生褐藻在漂浮铜藻的整个分布范围内广泛分布,附生藻的平均检出频率高达80.00%,丰度达0.25±0.17 g /g;有4种褐藻附生藻附着在铜藻植株上,其中粗丝多毛藻Proselachista taeniiformis为优势种。大量附生藻在这些漂浮铜藻形成的微型漂浮生态系统中具有重要的生态作用,其具体的结构和功能值得进一步研究。3、黄、东海漂浮铜藻附生动物的物种组成和时空分布:对2022年4–6月在黄、东海采集的漂浮铜藻样品进行筛查和显微镜观测,共检测到7种附生动物,分别为硬骨鱼纲4种:安氏新银鱼Neosalanx anderssoni、花鲈Lateolabrax japonicus、鮻Planiliza haematocheilus和沙氏下鱵Hyporhamphus sajori;软甲纲3种:日藻钩虾Sunamphitoe tea、玻璃钩虾Apohyale sp.和等足类Idotea metallica。在所有的附生生物样品中,***检出率最高（占所有附生动物的75.00%）,平均丰度为1.17 ind./株,在东海（ECS）、苏北浅滩（RD）和江苏近岸海域（JS）均被检测到,成为铜藻附生动物的优势种。在RD和JS海域中,2022年4–6月附生动物种类组成存在显著差异,且随着时间的推移优势种***的平均丰度略有升高,4月和5月平均丰度为1.00 ind./株,6月为1.43 ind./株。