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丛生盔形珊瑚光合生理及共生真菌群落分析

热带海洋学报 2022年第2期41卷 132-141页

作者：朱文涛夏景全刘相波尹洪洋朱铭任瑜潇谢敏睿黄建中李秀保海南大学生态与环境学院海南海口570228 海南大学海洋学院海南海口570228 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海南海口570228

文章以丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis为研究目标,对其在健康和白化两种状态下的虫黄藻密度、光合生理指标和共生真菌群落进行分析比较。结果发现白化状态下的虫黄藻密度和最大光化学量子产量(Fv/Fm)比健康状态下显著降低了75%和16%... 详细信息

文章以丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis为研究目标,对其在健康和白化两种状态下的虫黄藻密度、光合生理指标和共生真菌群落进行分析比较。结果发现白化状态下的虫黄藻密度和最大光化学量子产量(Fv/Fm)比健康状态下显著降低了75%和16%。健康和白化状态下珊瑚的共附生真菌均以子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、壶菌门Chytridiomycota、毛霉门Mucoromycota为主,但健康状态下共生真菌的Shannon多样性指数稍低于白化状态下的。健康珊瑚的虫黄藻密度受到热应激威胁而显著降低,但仍然在合适的共生体密度范围之内。尽管白化珊瑚共生虫黄藻密度降低,但其光合电子传递系统并没有完全遭到破坏。白化珊瑚真菌的多样性指数、真菌病原体类群及致病功能未显著增加,显示热胁迫下珊瑚共生真菌群落的稳定性可能在热应激反应中发挥着重要作用。

关键词：丛生盔形珊瑚白化虫黄藻密度共生真菌群落结构

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丛生盔形珊瑚共附生可培养真菌多样性分析

微生物学通报 2011年第8期38卷 1193-1198页

作者：徐佳陈彬雷晓凌佘志刚肖碧红广东海洋大学食品科技学院广东湛江524025 中山大学化学与化学工程学院广东广州510275 西藏高原生物研究所西藏拉萨850001

旨在研究珊瑚共附生可培养真菌多样性。运用稀释平板法和基于ITS-rDNA基因序列的系统发育分析对珊瑚共附生可培养真菌多样性进行研究,将所得到的基因序列与NCBI数据库GenBank中的序列进行相似性比较并构建系统发育树。实验中从丛生盔形... 详细信息

旨在研究珊瑚共附生可培养真菌多样性。运用稀释平板法和基于ITS-rDNA基因序列的系统发育分析对珊瑚共附生可培养真菌多样性进行研究,将所得到的基因序列与NCBI数据库GenBank中的序列进行相似性比较并构建系统发育树。实验中从丛生盔形珊瑚表面和内部共分离得到19株菌落形态各异的真菌。ITS-rDNA序列分析及形态学鉴定表明,丛生盔形珊瑚共附生真菌主要包括曲霉菌Aspergillus sp.、枝孢霉菌Cladosporium sp.、炭角菌Xylariales sp.、青霉菌Penicillium sp.、葡萄穗霉菌Stachybotrys sp.、赤霉菌Gibberella moniliformis、镰刀霉菌Fusarium sp.等。分离得到的菌株中,4-13与GenBank中已报道的基因序列的相似性仅为89%。结果表明,与丛生盔形珊瑚共附生的可培养真菌较为丰富,是潜在的新的微生物菌种资源,具有进一步研究的价值。

关键词：丛生盔形珊瑚共附生可培养多样性系统发育分析

丛生盔形珊瑚共附生放线菌NLG-3的抑菌活性及鉴定

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2019年第10期47卷 97-105页

作者：张斯颖陈宇丰骆焱平王兰英海南大学植物保护学院海南海口570228 中国科学院上海高等研究院上海201210

[目的]探究丛生盔形珊瑚共附生放线菌NLG-3对植物病原菌的抑菌活性,对其分类地位进行鉴定,为丛生盔形珊瑚共附生放线菌的开发利用提供依据.[方法]采用平板对峙法测定NLLG-3对12种植物病原真菌的抑菌活性;采用滤纸片法测定NLG-3发酵液乙... 详细信息

[目的]探究丛生盔形珊瑚共附生放线菌NLG-3对植物病原菌的抑菌活性,对其分类地位进行鉴定,为丛生盔形珊瑚共附生放线菌的开发利用提供依据.[方法]采用平板对峙法测定NLLG-3对12种植物病原真菌的抑菌活性;采用滤纸片法测定NLG-3发酵液乙酸乙酯粗提物对5种病原细菌的抑菌活性;通过改变pH、温度及光照条件,测定该菌株发酵液的稳定性;采用几丁质平板培养法测定该菌株产几丁质酶的能力;通过基因扩增检测该菌株是否含有非核糖体多肽合成酶(NRPS)和聚酮合成酶(PKS)基因;结合菌株形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析对该菌株进行分类鉴定.[结果]菌株NLG-3具有广谱抑菌活性,对供试病原真菌均有不同程度的抑制作用,其中对香蕉炭疽病菌(Colletotrichum musae)和胶孢炭疽病菌(***)的抑菌率均在85%以上.NLG-3发酵液乙酸乙酯粗提物可以明显抑制蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)的生长,1 mg/mLNLG-3发酵液乙酸乙酯粗提物对蜡样芽孢杆菌的抑菌圈直径达(2.20±0.11) ***-3发酵液在中性(pH=7)条件下抑菌活性突出,经40℃及以上高温处理其活性丧失,光照对其抑菌活性无影响.NLG-3能产生几丁质酶,分解培养基中的几丁质.该菌株具有合成酶基因PKS-Ⅱ和NRPS,经初步鉴定该菌株为白刺链霉菌(Streptomyces albospinus).[结论]NLG-3抑菌活性较好,具有潜在防治热带植物病害的应用价值.

关键词：丛生盔形珊瑚共附生放线菌抑菌活性植物病原菌

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丛生盔形珊瑚共附生可培养真菌

微生物学通报 2013年第8期40卷 1531-1532页

作者：邱并生 <微生物学通报>编委会北京100101

海洋中蕴藏着目前尚无法估量的微生物未知种群和资源，在众多海洋生态系统中，珊瑚礁生态系统是海洋中物种多样性程度最高的生态类型，其中几乎生活着所有海洋生物的门类。随着海洋天然产物和海洋药物研究的不断深入，海洋共附生微生物... 详细信息

海洋中蕴藏着目前尚无法估量的微生物未知种群和资源，在众多海洋生态系统中，珊瑚礁生态系统是海洋中物种多样性程度最高的生态类型，其中几乎生活着所有海洋生物的门类。随着海洋天然产物和海洋药物研究的不断深入，海洋共附生微生物，特别是热带珊礁无脊椎动物来源的共附生生物，引起了人们的广泛关注。珊瑚共附生真菌的研究可能揭示珊瑚的生存能力和健康状态，同时又是开发利用海洋真菌的重要种质资源。

关键词：丛生盔形珊瑚共附生可培养多样性系统发育分析

丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）两种形态型的结构特征与生长特性的比较分析

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丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）两种形态型的结构特征与生...

作者：吴英海南大学

学位级别：硕士

近几年,由于海洋环境的恶化及全球气候变暖,珊瑚礁生态系统迅速退化。造礁珊瑚是珊瑚礁生态系统的基础构建者。为了解决珊瑚礁退化和修复问题,有必要研究造礁珊瑚的形态结构和生长特性。本论文以海南优势种之一的丛生盔形珊瑚（Galaxea ... 详细信息

近几年,由于海洋环境的恶化及全球气候变暖,珊瑚礁生态系统迅速退化。造礁珊瑚是珊瑚礁生态系统的基础构建者。为了解决珊瑚礁退化和修复问题,有必要研究造礁珊瑚的形态结构和生长特性。本论文以海南优势种之一的丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）为对象,分析其两种类型的形态结构和生长特性,及其内共生虫黄藻的季节变化,探究这两种类型丛生盔形珊瑚环境适应策略上的差异,为珊瑚礁的保护和恢复提供理论支持。根据刺丝囊的形态,丛生盔形珊瑚可主要分为H（Hard）和S（Soft）两种类型。我们发现二者外观上存在差异。在海南岛岸礁,H型和S型同域共存,交错分布,且比例大体相同。此外还发现,这两种丛生盔形珊瑚对高温白化的抗性也有显著差异,H型较S型耐高温。本论文进一步揭示这两种类型丛生盔形珊瑚在形态结构以及生长特性上的差异,具体结果如下:1.两种丛生盔形珊瑚形态型水螅体MpM的形态分化比较通过显微镜和Image-Pro Plusn7.0c软件对丛生盔形珊瑚刺丝囊的刺长（LS）、囊宽（WC）、囊长（LC）进行测量。S型刺丝囊的外形宽胖,其中央的刺长约为囊长的1/2;而H型刺丝囊的囊瘦长,其中央的刺长约为囊长的1/3。S型与H型刺丝囊的囊长无显著差异。根据水螅体触手MpM型刺丝囊的种类,丛生盔形珊瑚可分为三种类型,即H、S和M型。M型中两种类型刺丝囊比例不相等,以S型的居多或二者接近。H型与S型刺丝囊相比,在刺长（LS）、囊宽（WC）、刺长/囊长比（LS/LC）和囊宽/囊长比（WC/LC）等方面均显著小于S型（P＜0.05）。在海南岛北部H型刺长（LS）、囊宽（WC）、囊长（LC）、刺长/囊长比（LS/LC）和囊宽/囊长比（WC/LC）显著大于南部（P＜0.05）。而S型MpM刺丝囊的大小和形状则相对稳定,南北部无显著差异（P＞0.05）。2.丛生盔形珊瑚两种形态型的骨骼形态、结构和成分比较丛生盔形珊瑚水螅体盔帽高度测量结果显示,H型和S型的盔帽高度分别为6.34土1.65mm和3.72±1.22mm,H型的显著高于S型（P＜0.05）。对大量丛生盔型珊瑚样品的水螅体隔片观察,发现隔片的形成顺序依次为Ⅰ轮（6片）、Ⅱ轮（6片,相间于Ⅰ轮隔片）、Ⅲ轮（12片,位于Ⅰ、Ⅱ轮隔片之间）、Ⅳ轮（24片,位于Ⅰ或Ⅱ轮隔片与Ⅲ轮隔片之间）和V轮隔片（位于Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ级隔片与Ⅳ轮隔片之间）。成年杯Ⅳ轮隔片会长齐,而V轮隔片则不全。有些水螅体隔片数目多于正常六放珊瑚隔片数目,即“畸形杯”。因观察到珊瑚幼杯生长中有融合现象,推测畸形杯可能是由于盔帽融合成的。使用电子放大镜对隔片长度进行测量,发现H型的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ轮隔片长度均显著小于S型（P＜0.05）。测量具有24片隔片的成年杯直径,H型为3.95±0.93mm,S型3.27±0.6mm,二者无显著差异（P＞0.05）。两种类型珊瑚的隔片数目与周长极显著正相关,相关关系式均为为:y= 1850.11+1850.74x,R2=0.593,p=0.两种类型的Ⅰ轮隔片长度与盔帽直径显著相关,关系式为y=8.67+0.1x,R2=0.9519,P=0。3.丛生盔形珊瑚两种形态型修复、生长和无性繁殖方式的比较丛生盔形珊瑚的样品边缘共肉因采样分割而损伤。样品在实验室养殖8天后,即可观察到伤处共肉上会生出幼杯痕迹,类似愈伤组织。通过对相同时间单位长度上新生幼杯数量（个/cm）的统计来比较两种丛生盔形珊瑚形态型的修复和生长速度差异。发现S型的新生幼杯数量从第一周起就显示出多于H型,在实验室养殖18周达到统计学显著差异（P＜0.05）。丛生盔形珊瑚幼杯发育的位置,在样品边缘的“愈伤组织”区域,主要从共骨（cd）生出,其次在成年杯的杯体根部（pd1）,侧壁（pd2）和顶部（pd3）生出。长出顺序为cd,pd1,pd2,pd3;而在样品中央区域,则主要从成年杯顶部（pd3）生出。对室内养殖两个群体的16个样品的统计分析显示,由盔帽顶部长出的幼杯pd3数量,在单位面积（cm2）上S型多于H型（P＜0.05）。说明S型的无性繁殖比H型更活跃。而对于自然群体样品,S型幼杯比例高于H型但无显著差异（P＞0.05）。夏季S型幼杯比例显著高于冬季幼杯的比例（P＜0.05）,而H型则无显著差异。4.丛生盔形珊瑚两种形态型内共生虫黄藻的季节变化丛生盔形珊瑚与虫黄藻互利共生,虫黄藻光合作用为珊瑚提供大部分有机营养。因此虫黄藻密度很可能跟珊瑚的生长钙化相关。通过血球计数板计数虫黄藻密度,分析其与盔帽重量的关系,发现虫黄藻量与盔帽重量正相关（P＜0.01）。丛生盔形珊瑚虫黄藻密度在季节上的变化为冬季显著高于夏季（P＜0.05）。对丛生盔形珊瑚两种形态型虫黄藻密度进行比较发现,H型虫黄藻密度高于S型,并且在冬季出现显著差异（P＜0.05）。采用RLFP法鉴

关键词：丛生盔形珊瑚形态学分化骨骼生长虫黄藻

丛生盔形珊瑚两种形态型群体的遗传结构和连通性分化

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丛生盔形珊瑚两种形态型群体的遗传结构和连通性分化

作者：廖婷馨海南大学

学位级别：硕士

近年来随着全球变暖、表层海水温度（SST）升高、海洋酸化、海水污染和人类开发等造成的环境压力日益严峻,珊瑚白化事件的频率和规模都是前所未有的。从本质上造礁珊瑚的遗传多样性决定了其环境适应性和恢复弹力。因此准确评估其遗传多... 详细信息

近年来随着全球变暖、表层海水温度（SST）升高、海洋酸化、海水污染和人类开发等造成的环境压力日益严峻,珊瑚白化事件的频率和规模都是前所未有的。从本质上造礁珊瑚的遗传多样性决定了其环境适应性和恢复弹力。因此准确评估其遗传多样性水平及其维持动力——基因流格局,是制定精准珊瑚礁保护策略的前提。然而造礁珊瑚种群及其集合群体具有繁复多样的无性和有性繁殖系统,不同水平的基因流和严重的世代重叠等特性,决定了其群体遗传结构偏离传统的平衡模型,并需要精确鉴定遗传同质性群体（colony）的分裂。因此造礁珊瑚的群体遗传学研究需要开发和鉴定能稳定扩增、精准检测且高度多态的微卫星标记。本研究针对海南岛岸礁（HIFR）-西沙岛礁（Xs R）的代表性种类丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis,Gf）,开发和鉴定了基于转录组的微卫星标记,并以此分析该空间尺度上Gf珊瑚的地理群体（10个,n=245）和各地理群体的两种形态型（s L/h S）亚群的遗传结构和连通性格局。同时,利用Sanger法重测序了不同地理来源的Gf两种形态型的线粒体全基因组,比较二者的组成和结构差异,并确定二者在刺胞动物门中的系统演化地位。主要研究结果如下:（1）微卫星标记的筛选和分析从Gf的组装转录组数据中筛选出58条微卫星序列进行引物设计。利用Gen Bank的BLAST比对相关序列,发现其中17条序列的潜在同源基因,其中13条序列的E-values珊瑚个体DNA测试58个微卫星位点的扩增,选出16个在s L型和h S型个体中均可特异性扩增,且扩增效率均超过75%的微卫星位点。以此扫描7个来自HIFR的地理群体（木兰头Mlt,翁田Wt,长圮Cq,分界洲Fjz,后海Hh,亚龙湾Yl B,鹿回头Lht）和3个Xs R的地理群体（七连屿Qly,华光礁Hg R,玉琢礁Yz R）,总计245个体。经Ewens-Watterson检验确定了12个中性标记,进行后续的群体遗传学分析。（2）10个地理群体的微卫星遗传结构群体遗传分析前,首先鉴定和剔除多余的遗传同质性个体（10/12个位点基因型相同）:在4个地理群体（Hg R、Wt、Fjz、Qly）中发现了30个遗传同质性个体,占比12.2%。经哈迪温伯格平衡（HWE）检验（Bonferroni校正）,分别有4个（Gf-E36、48、50和51、）和7个（Gf-15、28、36、37、41、48和50）位点在HIFR和Xs R的群体中符合HWE,占总分析（位点*群体）的45.8%。平均等位基因丰度在两个地区的地理群体中接近,HIFR和Xs R分别为4.7±0.32（5.1,Mlt-4.2,Wt）,和4.6±0.34（5.1,Hg R-4.3,Yz R）;平均观测杂合度Xs R高于HIFR,分别为0.73±0.02（0.76,Yz R-0.70,Hg R）和0.60±0.04（0.66,Mlt-0.54,Hh）。近交系数F在HIFR为0.19±0.05,显著高于Xs R的-0.03±0.08。HIFR群体间的群体遗传分化是0.032,而Xs R群体间为0.065,呈现岸礁的连续性和岛礁的离散特征。聚类分析显示HIFR与Xs R的群体分别各自聚为一支,说明地区间有一定程度的地理隔离。（3）sL和hS型丛生盔形珊瑚地理亚群的遗传结构与连通性分化我们之前的研究发现,根据其穿刺型刺丝囊形态与线粒体基因型的不同,丛生盔形珊瑚可分为两种形态型:s L型和h S型。二者的耐热性和抗逆性有显著差异。按这两种形态型将各地理群体分为地理亚群进行群体遗传学分析,结果如下:12个位点的平均等位基因丰度在各地理群体的s L和h S型亚群中平均分别为3.5±0.34（4.2,HGR/s L-2.9,Cq/s L）,和3.4±0.15（3.6,Yl B/h S-3.2,Hh/h S）,平均观测杂合度分别为0.67±0.07（0.75,Yz R/s L-0.54,Cq/s L）,0.63±0.08（0.77,Qly/h S-0.51,Fjz/h S）。整体上s L型亚群遗传多样性高于h S型亚群。s L亚群100%和h S亚群83.3%的分析符合HWE,显著较地理群体为高,表明二者间的部分生殖隔离对HWE的影响。s L与h S亚群的近交系数F整体较低,分别为0.01±0.13和-0.02±0.10。二者在HIFR/Xs R区域内的遗传分化均不显著,平均F分别为0.075/0.077和0.075/0.084;而在两区域间,s L亚群的遗传分化显著,AMOVA达到0.117,占总分子方差的9%;而h S亚群无显著分化,AMOVA为0.083,仅占总分子方差的2%。聚类分

关键词：丛生盔形珊瑚 SSR 群体遗传结构分化适应性线粒体DNA 遗传多样性

丛生盔形珊瑚群体遗传结构及其内共生藻系群对环境变化的响应

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丛生盔形珊瑚群体遗传结构及其内共生藻系群对环境变化的响应

作者：李福宇海南大学

学位级别：硕士

在全球气候变化和局部生境破坏的扰动下,目前世界范围内的珊瑚礁已经并将继续面临珊瑚覆盖面积的大幅下降和群落组成的变化。石珊瑚与光合作用的鞭毛类共生藻的共生关系可以看作是珊瑚礁生态系统的结构和营养基础,这种共生关系受环境压... 详细信息

在全球气候变化和局部生境破坏的扰动下,目前世界范围内的珊瑚礁已经并将继续面临珊瑚覆盖面积的大幅下降和群落组成的变化。石珊瑚与光合作用的鞭毛类共生藻的共生关系可以看作是珊瑚礁生态系统的结构和营养基础,这种共生关系受环境压力等因素的影响而瓦解从而导致珊瑚白化,进而导致整个珊瑚礁生态系统的崩溃。但造礁珊瑚具有极其复杂的繁殖方式和营养方式,对多方面环境变化会产生多层次的适应。本文聚焦海南岛岸礁的代表性种类—丛生盔形珊瑚,开发并使用12个EST-SSR标记,以三亚湾内西岛和红塘湾的丛生盔形珊瑚集合种群为对象,从时间和空间角度,追踪2015～2019年西岛潜水平台(DP)、西岛牛王岭(NR)与红塘湾(HB)丛生盔形珊瑚群体的遗传结构对全球气候变化及填海和沿岸工程的响应,同时使用ITS2标签探讨其内共生藻群落结构的相应改变。从珊瑚—共生藻这一共生体的角度来解析丛生盔形珊瑚面对压力的分化和适应模式,探究珊瑚的恢复能力以及它们所支持的生态系统对持续的气候变化和局部生境压力的适应能力,得到的主要结果如下:1.丛生盔形珊瑚集合种群的遗传结构与分化根据刺丝囊类型和线粒体基因型,丛生盔形珊瑚可分为显著分化的两类:一类为s L型,一类为h S型。通过本研究开发的丛生盔形珊瑚的EST-SSR微卫星标记进行分析,与刺丝囊类型和线粒体基因型分类相一致。h S型丛生盔形珊瑚的H显著低于s L型(ANOVA,P丛生盔形珊瑚可能主要以无性方式繁殖。二者间的遗传分化程度高,F=0.178,P丛生盔形珊瑚群体的遗传结构对气候及人类扰动的适应虽然受到气候及人类活动的扰动,但是三亚西岛的丛生盔形珊瑚表现出数量上的绝对优势,其覆盖率占比平均可达47%,最高超过80%。此外,其两种类型的丛生盔形珊瑚相对比例和遗传结构相应变化,适应性表现出明显差异。h S型表现出强于s L型的高温抗性,但对水中悬浮物和沉积物的耐受性却弱于后者。在2015～2016年的厄尔尼诺影响下,s L型丛生盔形珊瑚的比例下降,16DP-s群体呈现瓶颈效应。工程建设则导致h S型减少,18NR-h和19HB-h群体出现瓶颈效应。局部地点间,不同于人类活动频繁的DP和HB,s L型丛生盔形珊瑚的R低于h S型,在人类活动影响较小的的NR,R表现出相反的模式,并且这两种类型在此表现出更高水平的分化程度。三亚湾东界鹿回头群体(Lht)的多样性和两种类型的分化程度均居中。3、丛生盔形珊瑚内共生藻群落结构与宿主特性及其遗传结构的关系本研究通过二代测序鉴定出的丛生盔形珊瑚的内共生藻优势种是Durusdinium属的D1和Cladocopium属的C1、C21a,并且共生藻群落结构与宿主珊瑚的特性及其遗传结构的变化显著相关。s L型丛生盔形珊瑚内共生藻群落的α多样性小于h S型,但二者之间差异不显著(Wilcoxon Rank-Sum Test,P>0.05)。前者的内共生藻以D1和C1为主,约占群落丰度的97%。后者除D1和C1之外,同时共生占比达17%的C21a,三者合计占群落丰度的98%。与两种类型丛生盔形珊瑚群体的遗传结构差异相似,各h S型群体的共生藻群落组成存在显著差异,主要表现在C21a(Kruskal Test,P丛生盔形珊瑚在2016年全球高温胁迫下不仅宿主的遗传结构出现瓶颈效应,其内共生藻也因此密度降低,原来的绝对优势类型D1和C1等大幅下降,导致原来占比极少检测不到的类型得以显示出来,ITS2物种数最多,达到了8个,且出现了仅见的F2b,丰度约8%。2018年西岛牛王岭工程建设影响下h S群体仅有4个ITS2内共生藻物种,是所有群体中数量最少的。该群体遗传结构显示R大幅减小而H异常高,表明该群体的瓶颈效应是由于纯合子经历了纯化选择而消失,这与其共生藻ITS2物种的减少相一致。本文的这些发现为下一步的深入研究提供了新的视角和思路。关于丛生盔形珊瑚两种世系类型—s L型和h S型的起源和演化动力及其基因组对选择应力的响应,将会有助于阐明造礁珊瑚环境适应性生物分子遗传基础,因此对制定科学有效的珊瑚礁

关键词：丛生盔形珊瑚 EST-SSR 群体遗传结构分化适应共生藻群落结构多样性

丛生盔形珊瑚两种形态型的生长性状与空间竞争

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丛生盔形珊瑚两种形态型的生长性状与空间竞争

作者：王绥腾海南大学

学位级别：硕士

珊瑚礁是地球上营养贫瘠的热带浅海区域生物组成高度多样化的生态系统,具有极其重要的生态功能。近年来,由于环境改变的幅度和频率都超过了造礁珊瑚固有的适应和生存能力,世界范围内造礁珊瑚白化频发,活珊瑚覆盖率急剧减少。而要从本质... 详细信息

珊瑚礁是地球上营养贫瘠的热带浅海区域生物组成高度多样化的生态系统,具有极其重要的生态功能。近年来,由于环境改变的幅度和频率都超过了造礁珊瑚固有的适应和生存能力,世界范围内造礁珊瑚白化频发,活珊瑚覆盖率急剧减少。而要从本质上增强造礁珊瑚承受压力的能力及扰动后的恢复力,则必须解析其环境适应性的表型特征及其遗传分子机理。本论文以我们已经建立了形态与遗传标记,耐热性与抗逆性显著分化的丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）为研究对象,比较其生长性状和损伤修复特性的差异,揭示其空间竞争策略的分化。主要研究结果如下:1.丛生盔形珊瑚生长性状的分化我们在三亚西岛发现同域分布着触手形态不同的两种丛生盔形珊瑚,根据其穿刺型刺丝囊类型与线粒体基因型命名为s L和h S型。二者的耐热性和抗逆性差异显著。本研究连续20周追踪两种形态型的生长性状,统计新生幼杯的量。结果表明,s L型幼杯出生速度始终快于h S型,最终新生幼杯总量达到2.23个/cm,高于h S型的1.25个/cm。另一方面,新采珊瑚样品边缘的共肉修复带上,幼杯出生速度高于中央区域。至第23周的新生幼杯密度,s L达1.97个/cm,高于h S型的1.36个/cm。2.丛生盔形珊瑚两种形态型损伤与修复特性的差异鉴于自然海区珊瑚礁人工修复工程中普遍使用金属和聚乙烯（polyethylene,PE）材料,本研究通过在珊瑚杯间共肉放置金属（铁质订书钉,0.25cm/个）与PE片（EP管壁,0.67cm/个）,比较s L型与h S型丛生盔形珊瑚的损伤和修复特性。放置的金属造成珊瑚共肉损伤,h S组共肉脱落面积在第20天达到最大,为1.74倍金属面积,s L组共肉脱落面积于第30天达峰值的3.51倍金属面积。第36天去除金属片后,共肉开始恢复。h S组的恢复率持续高于s L组。在第4周二者恢复面积均超过70%。在损伤修复的新生共肉上,s L型密集生出幼杯,而h S型的新生幼杯则较少。至第16周新生幼杯密度分别达到7.1±0.52个/cm与0.3±0.41个/cm,差异显著（P珊瑚共肉对其进行反包覆盖。到第7周s L组覆盖率为100%,h S组覆盖率为80%。覆盖PE片的新生共肉上同样生出幼杯,至第16周,s L组新生幼杯达到5.87±1.89个/cm,而h S型仅有1.59±0.61个/cm,显著较低（P丛生盔形珊瑚两种形态型的空间竞争方式此前长达5年在三亚西岛的水下勘测和群体遗传学研究表明,丛生盔形珊瑚两种形态型同域相邻分布,存在明显的空间竞争,二者相对覆盖率随环境显著变化。对采自自然海区的6块s L/h S型嵌合体在实验室经过20周的观察,结果显示,s L型总的死亡率为20%,而h S型达40%。为进一步研究两种形态型的空间竞争行为和策略,分别将s L（s）和h S（h）型各7个个体分割成2-3个杯的小块,用橡皮筋捆绑在一起,形成6种组合,每种组合17-20个重复。结果显示,相同个体的小块ss和hh组合在第3周融为一体,均未出现死亡。而将二者组合形成sshh后,第12周h S型累积死亡率为37%,略高于s L型的34%。对于同型异体组合,s L个体间由共肉形成隔壁,而h S型个体间则直接搏杀。h1h2的死亡率始终高于s1s2组合。到第10周h1h2的死亡率达到峰值的47%,而s1s2组合至12周累积死亡率仅为9%。把两种形态型的组合捆绑在一起,形成异型异体组合s1s2h1h2。结果发现,至12周,异型异体的s1s2和h1h2的死亡率分别为22%和46%,即s L型的死亡率较同型异体的s1s2增加了13%,而h S型死亡率与同型异体的h1h2死亡率接近,没有增加。我们推测,由于活跃好斗的h S型的存在,造成了s L型的死亡率增加,而惰性的s L型则对邻近的h S型的死亡率没有影响。4.不同营养条件对丛生盔形珊瑚两种形态型相对竞争力的影响为探究丛生盔形珊瑚两种形态型在空间竞争时受营养条件的影响,以及二者对环境适应性的生理分化,将sshh型组合分为四组:在光照喂食（B）、仅光照（L）、无光喂食（F）和无光无食（N）四种条件下培养。每5天统计组合中各形态型的存活率,持续45天。结果表明,在有光照或无光照两种条件下,增加喂食均显著提高h S型的存活率（P丛生盔形珊瑚两种形态型生长性状和损伤修复特性的分化,探

关键词：丛生盔形珊瑚新生幼杯损伤修复空间竞争营养

丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）两种形态型的耐热性分化

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丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）两种形态型的耐热性分化

作者：李世尧海南大学

学位级别：硕士

珊瑚礁作为全球最大且生物多样性最丰富的生态系统之一,承担着调节环境提供海岸防护生态功能的同时也带来了巨大的经济利益,珊瑚礁丰富的生物多样性是地球巨大的宝库。全球范围的温度升高被认为是造成珊瑚礁白化的主要原因,因此,研究珊... 详细信息

珊瑚礁作为全球最大且生物多样性最丰富的生态系统之一,承担着调节环境提供海岸防护生态功能的同时也带来了巨大的经济利益,珊瑚礁丰富的生物多样性是地球巨大的宝库。全球范围的温度升高被认为是造成珊瑚礁白化的主要原因,因此,研究珊瑚耐热性对保护珊瑚礁有重要意义。本论文以海南岛岸礁代表性造礁珊瑚种类丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)为研究对象,揭示丛生盔形珊瑚两种形态型对温度升高的耐热性分化差异,主要结果如下:1.高温胁迫与缓慢升温条件下盔形珊瑚两种形态型的耐热性差异海南三亚西岛的丛生盔形珊瑚根据口周触手的长短和排列,可分为两种外观不同的形态型,这两种形态型的穿刺型刺丝囊(microbasic p-mastigophores,MpM),以及mt DNA中cytb与nd2之间一个290 bp的indel也存在差异,我们根据这些特征将这两种形态型命名为sL型和hS型。本研究以海南三亚西岛的丛生盔形珊瑚群体(n=14,其中7个sL型,7个hS型)进行高温胁迫(32℃,较平均环境温度升高6-7℃,108h)和缓慢升温实验(n=10,其中5个sL型,5个hS型,每12 h升高0.5℃,从25℃升温至31℃后9天)。结果表明,在高温和缓慢升温实验中,两种形态型的丛生盔形珊瑚均会出现细菌性组织脱落型白化现象,表现为杯壁白化(轻度,×0.25),共肉白化,斑状脱落(中度,×0.50),以及杯壁与共肉整片脱落,触手缩回(重度,×1.00)白化率的统计以各级白化的水螅体数量乘以其权重的总和与样品总水螅体数量的比值来计算。在高温/缓慢加温条件下,sL和hS的白化率分别为22.6±30.0%/13.0±23.7%和5.5±7.4.0%/0.0±0.5%。差异均显著(P丛生盔形珊瑚两种形态型的转录组对升温的响应测序分析丛生盔形珊瑚sL型与hS型转录组对缓慢升温(较环境水温25℃±1℃,+1℃/12 h,升高3℃和6℃)的响应。通过Illumina HiSeq TM 2000测序,六个个体的所有24个样本经质控总共获得920,945,408条reads,经过mapping到参考基因组共获得62,575条基因序列,平均mapping率高于52%。GC%均高于44%。其中33,730条基因序列注释到GO数据库中(53.9%),20,937条unigenes被注释到KOG数据库(33.5%)。sL和hS型对缓慢升温的响应模式差异显著,在水温升高3℃(到28℃)8 h时,hS型转录组中,显著变化(P丛生盔形珊瑚的耐热性的影响Ca离子的含量可能在珊瑚白化进程中扮演着重要的信号。本实验测试了不同Ca浓度对丛生盔型珊瑚两种形态型的影响。在高温处理过程中(32℃,较平均环境温度升高6℃),在136 h、232 h和242 h,Ca浓度分别增加到100 mg/L、200 mg/L和400 mg/L。结果显示,sL型与hS型个体在实验过程中均产生了不同程度的白化,但增加Ca的实验组与对照组之间的sL型和hS型个体的白化率,均没有明显差异。不过,本研究发现了一直值得注意的问题,相比与之前的高温胁迫实验,由于本实验中使用了0.45μm过滤海水,减少了海水中细菌的密度,明显推后了珊瑚在高温下发生白化现象的出现时间。4.补充动物性营养对丛生盔形珊瑚两种形态型耐热性的影响珊瑚可以通过外界捕食外界生物来补充自身生长所需的营养。为了检测动物性营养的添加对丛生盔形珊瑚两种形态型耐热性的影响,我们设置了投喂卤虫无节幼体组(持续补充卤虫作为动物性营养来源)和相同个体组成的对照组进行高温实验(32℃)。结果显示,投喂组的两种形态型珊瑚的白化出现时间,都比对照组的晚,且白化率更低。白化率降序排列为:sL型对照组>sL型投喂组>hS型对照组>hS型投喂组。本实验中,hS型从生盔形珊瑚表现出的耐热性仍然较强,投喂动物性营养并未改变这种差异,但对两种类型的耐热性提升均有助益,并且这种正向影响在sL型中更加突出。综上,丛生盔形珊瑚的hS型较sL型具有较强的高温耐受性。这种差异主要决定于二者本身

关键词：丛生盔形珊瑚耐热性白化转录组钙离子外加营养源