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南海中北部真核浮游植物中视紫红质基因多样性的研究

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南海中北部真核浮游植物中视紫红质基因多样性的研究

作者：王杰锐厦门大学

学位级别：硕士

海洋真核浮游植物是海洋生态系统的重要组成部分,它为海洋食物网输入物质和能量。通常来讲,光合作用是浮游植物把光能转变为化学能的主要途径,但是近年来发现另一类可利用光能的基因——视紫红质在海洋中广泛分布,其可能是另外一条将光... 详细信息

海洋真核浮游植物是海洋生态系统的重要组成部分,它为海洋食物网输入物质和能量。通常来讲,光合作用是浮游植物把光能转变为化学能的主要途径,但是近年来发现另一类可利用光能的基因——视紫红质在海洋中广泛分布,其可能是另外一条将光能转化为化学能为食物网提供能量的重要途径。视紫红质基因广泛存在于海洋细菌中,最近在一些真核浮游生物中也发现了视紫红质。但是到目前为止,我们对真核生物的视紫红质的表达知之甚少。在本研究中,我们以南海中北部为研究区域,通过现场航次,采集原位海水,使用18S rDNA对南海中北部真核浮游植物的群落结构开展研究,并结合引物扩增克隆鉴定和宏转录组测序两种方法来探究南海中北部表层和深层叶绿素最大值层（DCM层）中真核浮游植物（3-200 μm）视紫红质基因的分布特征。本研究发现真核视紫红质在南海中分布广泛,并且其分布受到环境因素的影响,主要的研究成果如下:1.18S rDNA研究发现真核浮游生物群落主要主要由甲藻、硅藻、定鞭藻、隐藻、后生动物、后鞭毛生物、不等鞭毛类、囊泡虫类和有孔虫组成,甲藻和后生动物在大部分样本中古主要部分,平均68.83%,后鞭毛生物在部分样本中也占据重要的部分,平均11.36%,在真核浮游植物群落中,甲藻是最主要的组成部分,平均93.45%。2.根据已有的甲藻视紫红质基因序列设计适用于扩增甲藻中的视紫红质基因,以cDNA为模板进行扩增,PCR产物经过高通量测序共获得667897个reads,基于97%相似度共获得480个unigene,通过注释发现视紫红质基因主要来自甲藻,但与已知甲藻的视紫红质的相似度高低不均,为56%-96%,平均为79%,表明扩增的视紫红质基因多样性高。韦恩图分析表明不同站位、水层和采样时间点的样本都有大量共同的视紫红质基因序列,这说明真核浮游植物视紫红质在海洋中的广泛分布。多样性分析表明表层样本的视紫红质多样性比DCM层高,但是昼夜样本间并无明显差异,丰富度分析表明表层样本的视紫红质的丰富度存在昼夜分化的现象,而DCM层没有类似现象。PCA分析表明其分布可能受到环境因素的控制。氨基酸序列比对和进化分析结果表明,现场样本中所扩增的视紫红质为质子泵视紫红质（Xanthorhodopsin）。3.从宏转录组数据中,C6站位共得到1079个视紫红质基因,其中原核视紫红质基因占74%（798）,真核视紫红质基因占26%（281）;C9站位共得到705个视紫红质基因,其中原核视紫红质基因占73%（514）,真核视紫红质基因占27%（190）;SEATS站位共得到1126个视紫红质基因,其中原核视紫红质基因占71%（799）,真核视紫红质基因占29%（327）。结果显示,南海的不同水域（大陆架、大陆坡、海盆）,原核与真核视紫红质基因的比例十分相似。真核视紫红质核酸序列注释结果表明大部分的序列为甲藻类视紫红质,进化分析表明转录组中的真核视紫红质也为质子泵型视紫红质（Xanthorhodopsin）。表达量分析表明表层样品比DCM层高。

关键词：真核浮游植物视紫红质质子泵高通量测序

基于环境DNA宏条形码的滇池流域真核浮游植物多样性研究

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基于环境DNA宏条形码的滇池流域真核浮游植物多样性研究

巢湖西半湖真核浮游植物群落动态与理化因子相关性探究

第三届环境监测与预警技术大会

作者：李娅萍王东秀林源源房晟忠赵峥

真核浮游植物是水环境监测的重要指示物种,可为水生态健康评估与水环境保护提供科学支撑。基于环境DNA宏条形码分析在滇池流域共获得真核浮游植物7门53科73属103种/属。绿藻门检出物种数最多,为44种;其次为硅藻门,检出27种,硅藻门序列... 详细信息

真核浮游植物是水环境监测的重要指示物种,可为水生态健康评估与水环境保护提供科学支撑。基于环境DNA宏条形码分析在滇池流域共获得真核浮游植物7门53科73属103种/属。绿藻门检出物种数最多,为44种;其次为硅藻门,检出27种,硅藻门序列数占比最高(41.03%),其次为金藻门(25.61%)。获得常见种2种,分别为角甲藻和小环藻属的Cyclotella scaldensis。入湖河流检出物种数最多,为99种,滇池检出浮游植物最少,为76种。入湖河流分别与水库、滇池的浮游植物物种数差异显著,其他区域物种数之间均差异不显著。本研究可为摸清滇池流域真核浮游植物家底,最终指导滇池生态健康评估和保护提供基础数据。

关键词：环境DNA宏条形码真核浮游植物群落结构多样性滇池流域

来源： cnki会议评论

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南京信息工程大学学报 2024年第3期16卷 405-415页

作者：赵冰冰朱鑫昊张华王金花黄健奚姗姗罗涛彭炜安徽建筑大学安徽省生态文明研究院合肥230601 安徽建筑大学环境与能源工程学院合肥230601

浮游植物作为湖泊生态系统物质循环、能量循环的主要参与者,获取其群落结构信息对于调节湖泊生态系统具有重要意义.通过高通量测序检测巢湖西半湖冬季和夏季真核浮游植物的群落特征,在研究期间共检测出真核浮游植物7门71属,其中,夏季7... 详细信息

浮游植物作为湖泊生态系统物质循环、能量循环的主要参与者,获取其群落结构信息对于调节湖泊生态系统具有重要意义.通过高通量测序检测巢湖西半湖冬季和夏季真核浮游植物的群落特征,在研究期间共检测出真核浮游植物7门71属,其中,夏季7门59属、冬季5门27属,以绿藻门、硅藻门为主,冬季较夏季优势属变化较大.夏季、冬季Shannon-Wiener指数均值分别为1.83、1.88,Pielou指数均值分别为0.75、0.83.两种多样性指数均值均为夏季小于冬季.水质分析结果表明,在研究期间巢湖西半湖水体TN、TP偏高,夏季、冬季水体理化指标具有显著性差异(P≤0.05).冗余分析表明,PO^(-)_(4)-P、TN、TP和NH^(+)_(4)-N浓度对真核浮游植物群落解释率较大,其中,PO^(-)_(4)-P浓度的影响达到显著水平(P≤0.05).Mantel相关性分析表明,真核浮游植物丰度与水温、溶解氧、pH、NH^(+)_(4)-N、TN和Chl.a有着良好的相关性.通过变差分解分析得到,季节因素对真核浮游植物群落解释度最高.

关键词：高通量测序巢湖西半湖真核浮游植物理化因子

基于高通量测序技术的深圳湾真核浮游植物群落结构研究

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热带海洋学报 2024年第2期43卷 21-33页

作者：黄圆岑竞仪梁芊艳吕颂辉王建艳暨南大学生命科学技术学院赤潮与海洋生物学研究中心广东广州510632 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 国家自然博物馆生命科学部北京100050

以18S rDNA V4区为目标基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,对深圳湾2019年冬季—2021年春季4个季节海水中浮游植物群落结构进行研究,并整理该海域有害藻华生物的历史纪录数据,以探讨深圳湾有毒有害浮游植物的群落组成及演替规律。... 详细信息

以18S rDNA V4区为目标基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,对深圳湾2019年冬季—2021年春季4个季节海水中浮游植物群落结构进行研究,并整理该海域有害藻华生物的历史纪录数据,以探讨深圳湾有毒有害浮游植物的群落组成及演替规律。高通量测序结果显示,深圳湾海域真核浮游植物含硅藻、甲藻、绿藻、褐藻、定鞭藻、隐藻和红藻7个类群,共82科269种。其中以微微型浮游植物为主要类群,春季和秋季以微拟球藻(Nannochloris sp.)为优势种,夏季以球等鞭金藻(Isochrysis galbana)为优势种,冬季以极小海链藻(Thalassiosira minima)为优势种。冬季浮游植物多样性指数为全年最高。此次调查共检测出有毒有害浮游植物32种,其中甲藻15种、硅藻13种、褐藻3种、定鞭藻1种。与历史资料相比,深圳湾海域的有毒有害浮游植物呈微型化和多样性逐渐增加的趋势,呈现由甲藻或硅藻为主的有毒有害单类群群落演替到以甲藻和硅藻为主的有毒有害双类群群落的趋势。

关键词：深圳湾真核浮游植物有毒有害藻高通量测序

基于高通量测序技术的西藏冰湖真核浮游植物群落组成特征分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2023年第2期59卷 218-229页

作者：崔金龙童银栋赵锋麦富源李胜楠李明月王洁孙学军张强弓西藏大学理学院西藏拉萨850011 天津大学环境科学与工程学院天津300350 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100101 中国科学院大学杭州高等研究院浙江杭州310024

通过18S rRNA基因V4可变区对西藏廓琼岗日冰川流域3种不同类型冰湖的表层和底层水体进行测序分析,研究冰湖水体真核浮游植物多样性.冰湖中用于注释的序列数碱基占比>97%,表明测得的数据准确可靠.分析结果表明:1)冰湖浮游植物以绿藻门和... 详细信息

通过18S rRNA基因V4可变区对西藏廓琼岗日冰川流域3种不同类型冰湖的表层和底层水体进行测序分析,研究冰湖水体真核浮游植物多样性.冰湖中用于注释的序列数碱基占比>97%,表明测得的数据准确可靠.分析结果表明:1)冰湖浮游植物以绿藻门和隐藻门为优势类群,绝对优势种为绿藻门的Chlamydomonadaceae_sp.(0.127)、Chlorophyta(0.112);2)廓琼岗日冰湖水体整体呈碱性,浊度高且范围广,水温偏低,营养盐和叶绿素a水平偏低,湖泊整体处于贫营养状态;3)同一冰湖不同点位和不同类型冰湖的浮游植物优势种和群落具有显著差异,冰川融水补给源和太阳辐射的空间差异可能是导致这种差异的重要因素;4)冰湖浮游植物优势种和群落与青藏高原大型湖泊具有较大差异,较国外高寒小型湖泊具有一定的相似性,表明浮游植物的整体分布及优势种变化在高寒山区小型湖泊水体变化较为一致.研究为调查和认识高海拔冰湖浮游植物群落结构和分布特征提供方法探索和基础信息,为高海拔冰湖水生态环境研究和保护提供依据.

关键词：冰湖 18S rRNA 高通量测序真核浮游植物多样性群落结构

丹江口水库夏冬季真核浮游植物群落结构变化及其驱动因素

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河南理工大学学报（自然科学版） 2022年第6期41卷 110-122页

作者：张春霞贺玉晓郭晓明孟红旗武俐黄进李卫国赵同谦河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南理工大学应急管理学院河南焦作454000 河南省南水北调中线渠首生态环境监测中心河南南阳474450

为探索丹江口水库真核浮游植物群落结构的时空变化特征及其驱动因素,采用Illumina Miseq高通量测序技术,对2019年7月和2020年1月丹江口水库真核浮游植物群落组成及主要环境因子进行分析。结果表明:夏季真核浮游植物有7门134属191种,以... 详细信息

为探索丹江口水库真核浮游植物群落结构的时空变化特征及其驱动因素,采用Illumina Miseq高通量测序技术,对2019年7月和2020年1月丹江口水库真核浮游植物群落组成及主要环境因子进行分析。结果表明:夏季真核浮游植物有7门134属191种,以绿藻门和硅藻门为主,绿藻种类是硅藻的2.51倍,硅藻丰度是绿藻的2.77倍,平均多样性、丰富度和均匀度分别为1.58,84.87,0.36,主要优势属为硅藻的星纹星盘藻(Discostella)和绿藻的葡萄藻(Botryococcus);冬季真核浮游植物有6门105属139种,以绿藻门为主,其次是硅藻门,绿藻种类和丰度分别为硅藻的2.66和2.30倍,平均多样性、丰富度和均匀度均高于夏季,分别为2.63,99.56,0.58,主要优势属为绿藻的卵囊孢藻(Follicularia)、盘星藻(Monactinus)和硅藻的直链藻(Aulacoseira)。真核浮游植物与环境因子的冗余分析(RDA)表明,温度、总氮、pH、硝态氮是丹江口水库真核浮游植物群落结构的主要环境因子。夏季真核浮游植物多样性较低、单一优势种丰度过高易造成水生生态系统不稳定,建议增强防范与监督。

关键词：丹江口水库高通量测序真核浮游植物群落结构驱动因素

北部湾海域浮游植物群落结构及其分子多样性研究

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北部湾海域浮游植物群落结构及其分子多样性研究

作者：李卫国暨南大学

学位级别：硕士

北部湾位于我国南海西北部,是我国南方最大的天然半封闭海湾。它不但拥有优越的港口建设条件,而且还是城市发展、水产养殖和旅游等重要区域。随着“中国—东盟自由贸易区”、“一带一路”等经济发展政策的实施,北部湾沿海地区经济进入... 详细信息

北部湾位于我国南海西北部,是我国南方最大的天然半封闭海湾。它不但拥有优越的港口建设条件,而且还是城市发展、水产养殖和旅游等重要区域。随着“中国—东盟自由贸易区”、“一带一路”等经济发展政策的实施,北部湾沿海地区经济进入了快速增长期,海湾地带开发活动势必会更加剧烈,进而导致沿海富营养化趋势加重,浮游植物群落结构改变,有毒有害赤潮频繁发生。本研究通过搭载“广西壮族自治区海洋环境监测中心站2020年北部湾秋季航次”和“国家基金委2021年北部湾夏季共享航次”,在北部湾海域共采集了70个表层水体样品,利用显微镜分析和DNA宏条形码技术对表层水体浮游植物群落结构和分布规律进行了分析,比较了两种研究方法所分析得到的浮游植物群落结构,并阐述了宏条形码技术在浮游植物群落结构研究中的可行性。研究结果为北部湾海域浮游植物群落结构提供了背景资料,揭示了有毒有害微藻在北部湾的分布规律,为北部湾赤潮防控、赤潮监测提供科学依据,对北部湾海洋生态环境保护以及海洋资源利用和海水养殖业的可持续发展具有一定意义。本研究的主要结果如下:(1)通过对北部湾海域70个表层水样的显微镜观察分析,得到浮游植物4门7纲59属118种,硅藻(40属78种)是种类最为丰富的门类,其次为甲藻门(17属38种)。北部湾海域浮游植物细胞密度范围为1.28×10-8.98×10 cells/L,平均为2.46×10 cells/L,其中夏季北部湾南部海域(BS)的平均细胞密度最高为3.06×10 cells/L,秋季北部湾北部海域(BA)、夏季北部湾北部海域(BN)和夏季琼州海峡断面海域(QZ)的平均细胞密度分别为2.59×10 cells/L、2.08×10 cells/L和1.21×10 cells/L。硅藻是浮游植物群落中的绝对优势类别,平均细胞密度为2.34×10 cells/L,占所有站位平均细胞密度的95.06%。甲藻的平均细胞密度为1.15×10 cells/L,占所有站位平均细胞密度的4.68%。浮游植物和硅藻细胞密度高值区主要集中于BS,低值区主要出现在QZ;甲藻门高值区域主要分布于BS,其他海域分布较低。(2)基于显微镜分析,角毛藻是本研究最为丰富的浮游植物种类,其细胞密度变化范围为2.75×10 cells/L-4.25×10 cells/L,平均细胞密度为8.04×10 cells/L。角毛藻的地理分布与硅藻及浮游植物细胞密度类似,高值区出现在BS和BN,QZ较低。此外,舟形藻、根管藻、丹麦细柱藻、佛氏海线藻和菱形海线藻也是常见优势硅藻,甲藻则以锥状斯氏藻、裸甲藻、原甲藻、亚历山大藻为常见优势种属。通过显微镜分析,共鉴定有毒有害赤潮藻类24种,包括硅藻11种,甲藻13种,主要包括丹麦细柱藻、佛氏海线藻、菱形海线藻、海洋原甲藻、反曲原甲藻、夜光藻等有害藻类,它们均广泛分布于北部湾各个海域,其他有毒有害藻类则在少数海域分布。北部湾海域浮游植物核心的物种组成也主要以硅藻和甲藻为主,其中还包括大量的有毒有害藻类。北部湾北部和南部海域浮游植物群落结构较为相似,而琼州海峡断面浮游植物群落结构差异较大,同时2020年秋季和2021年夏季北部湾北部海域浮游植物群落结构也存在一定差异。(3)基于宏条形码技术分析,北部湾海域70个表层水样中得到真核浮游植物DNA序列丰度1516222 reads和3647 OTUs,包括真核浮游植物11门31纲185属251种。甲藻和定鞭藻为优势门类,隐藻、硅藻、绿藻、金藻和淡色藻门类丰度次之,其他门类的序列相对丰度较低。甲藻的序列丰度最高,占真核浮游植物总序列的79.69%,定鞭藻门次之,占9.52%,隐藻门、硅藻门、绿藻门、金藻门和淡色藻门,分别占4.44%、2.99%、2.58%、0.11%、0.09%。浮游植物序列丰度及其优势类别甲藻和定鞭藻序列丰度均在夏季北部湾南部海域较高。甲藻的OTU丰富度也最高,包含3319 OTUs,占真核浮游植物OTUs的85.52%;其次为硅藻门、定鞭藻门、绿藻门和隐藻门,分别为146、96、92和86 OTUs,分别占4.00%、2.63%、2.52%和2.36%。北部湾海域各个站位的OTU丰富度的变化范围为274-886 OTUs,平均OTU丰富度为562 OTUs,各海域真核浮游植物OTU丰富度从高到低为BS>BA>BN>QZ。从阿尔法多样性指数来看,Chao1、ACE多样性指数、香农多样性指数、辛普森多样性指数以及Pielou均匀度指数均在BS较高,说明夏季北部湾南部海域的浮游植物群落结构比北部湾其他海域更为健康稳定。(4)剧毒卡尔藻是宏条形码分析中丰度最为丰富的种类,球形棕囊藻则是较为丰富的定鞭藻。通过宏条形码分析发现北部湾海域有毒有害赤潮藻类分布十分广泛,共鉴定出有毒有害赤潮藻类53种,包括有毒有害

关键词：浮游植物真核浮游植物显微镜宏条形码群落结构有毒有害藻类