大连国家级刺参原种场生态环境监测与种质资源评估

作     者：朱晓彤 

作者单位：大连海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：荣小军

授予年度：2024年

学科分类：090801[农学-水产养殖] 0908[农学-水产] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：生态环境 刺参 菌群结构 真核生物群落结构 遗传多样性 

摘      要：由于刺参产业的快速发展,刺参种质混杂、良种缺乏、原种数量逐年下降等问题逐渐出现。在良种培育技术日益成熟的今天,对刺参原种背景数据研究较少。为了刺参产业更好的发展,为良种培育提供更多优质后备亲本,开展原种刺参环境背景调查是做好原种保护的必经之路。本研究选取我国首个国家级刺参原种场为监测对象,完成了该原种场保种核心区和增殖区水质和沉积物质量的周年变化和菌群结构分析,利用显微观察计数法和高通量测序法完成该海域浮游植物和真核生物群体结构分析,测定了原种群体的经济性状和遗传多样性评价,相关结果为优化原种保种策略提供数据支持。主要研究结果如下:1、国家级刺参原种场原种核心区与种质增殖区环境调查和菌群结构特征分析本研究以原种场核心区（P1）和种质增殖区（P2、P3、P4）为研究位点,进行了周年水体和沉积物环境因子的监测,结果表明,水体中的生化需氧量（BOD）在核心区四个季节符合Ⅰ类水质标准,但在春季、夏季增殖区符合Ⅱ类海水水质标准,挥发性酚在核心区夏季符合Ⅱ类标准,在增殖区符合Ⅲ类标准,活性磷酸盐在春季核心区符合Ⅱ类水质标准,在春季增殖区符合Ⅰ类标准;沉积物中的硫化物在核心区和增殖区符合Ⅰ类沉积物质量标准,但在夏季增殖区P4点符合Ⅱ类沉积物质量标准,重金属铬在秋季增殖区P1、P3点符合Ⅱ类沉积物分类标准,其余监测指标在两个海域均符合Ⅰ类标准;综上,核心区较增殖区水体和沉积物质量良好,适于原种刺参的生存繁殖。运用高通量测序技术研究了两个海域周年水体和沉积物菌群结构特征,结果显示,在水体样本,门水平上,不同季节不同位点水体中第一大优势菌门均为变形菌门（Proteobacteria）,相对丰度在56.88%～78.68%之间,拟杆菌门（Bacteroidota）和蓝菌门（Cyanobacteria）是第二大优势菌门和第三大优势菌门,拟杆菌门在夏季的核心区有最大值18.90%,蓝菌门在冬季的核心区有最高丰度20.74%,此外,水体中还有放线菌门（Actinobacteriota）、脱硫菌门（Desulfobacterota）等优势菌门;在沉积物样本,门水平中,第一大优势菌门不具有唯一性,变形菌门（Proteobacteria）为夏季、秋季和冬季不同位点沉积物的第一大优势菌门,但在春季核心区的第一大优势菌门为蓝藻门（Cyanobacteria）,此外,沉积物中还有绿弯菌门（Chloroflexi）、Bacteroidota（拟杆菌门）等其他优势菌门。PCoA分析结果表明,水体菌群结构季节性明显,地点性差异显著,季节性差异地点性差异,而沉积物中没有明显的季节性差异和位点差异;根据不同季节水体与沉积物菌群结构相关性分析表明,不同季节下,水体样品和沉积物样品各自聚在一类,表明水体和沉积物样本菌群结构相似性较低。基于物种分类结果对不同季节水体、沉积物样品进行LEf Se分析表明,共有不同分类水平的78和55个细菌群类在水体和沉积物四个季节中存在显著差异。RDA结果表明,T、DO、p H、Sal、PE、Chla是影响不同季节水体菌群结构的主要环境因子,TOC、S、Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、Ar是影响沉积物菌群结构的主导环境因子。上述研究结果为评估原种场生态环境、解析其风险因子和影响因素提供支撑,为我国刺参原种的高效保种提供科学依据。2、国家级刺参原种场原种核心区与种质增殖区浮游植物和真核生物群落结构特征分析运用显微观察技术法对两个海域水体中的浮游植物周年变化进行监测,结果显示:2个海域4个季节共检测出33种微藻,包含了30种硅藻,1种金藻,2种甲藻,其中隶属于硅藻门的赤潮藻有布氏双尾藻（Ditylum brightwelli）、新月菱形藻（Nitzschia Closterium）、圆海链藻（Thalassiosira rotual）、旋链角毛藻（Chaetoceros curvisetus）、中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、扭链角毛藻（Chaetoceros tortissimus）、具槽直链藻（Melosira sulcata）、星脐圆筛藻（Coscinodiscus asteromphalus）、格氏圆筛藻（Coscinodiscus granii）等,属于甲藻门的赤潮藻类:夜光藻（Noctiluca scintillans）;刺参的饵料微藻有舟形藻（Navicula sp）、菱形藻（Nitzschia）、圆筛藻（Coscinodiscus sp）等。水体中的天然饵料可为原种刺参提供充足的食物源,赤潮藻类在每个区域基本均有出现,但并未达到赤潮爆发界值。运用高通量测序技术分析了水体和沉积物样本中真核生物群落结构特征,结果表明,在水体样本门水平上,春季、秋季和冬季原种核心区和种质增殖区的第一大优势真核生物均为内大核亚门（Intr