龙须菜规模栽培对真核浮游生物群落结构的影响及其对微藻藻华的抑制作用

发布时间：2018-02-09 05:08

本文关键词： 海藻栽培龙须菜浮游生物群落生物多样性有害藻华高通量测序　出处：《暨南大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：浮游生物群落是海洋生态系统的关键组成部分,在海洋和全球生物地球化学循环过程中发挥着至关重要的作用,因而浮游生物多样性是海洋生态系统结构功能的基础,也是水体环境质量的重要指示和评价指标。随着近10多年来汕头南澳岛龙须菜栽培的快速发展,研究发现龙须菜对若干海洋微藻特别是藻华藻类具有明显生长抑制作用,我们提出了龙须菜规模栽培对浮游生物多样性影响的假说,通过龙须菜栽培现场不同季节的采样调查,应用自主设计的一对扩增真核生物28S r DNA引物和焦磷酸测序技术对所采样品进行宏基因组测序。此外,在室内实验室条件下探讨了龙须菜对有害藻华微藻抑制作用的机理。主要结果如下:1.51份样品中共获得有效序列1,041,424条,聚类为2221个OTUs(operational taxonomic units)。通过NCBI数据库BLASTn比对,2221 OTUs共注释为5大类真核浮游生物,包括浮游植物(含甲藻)821个、原生动物494、其它浮游动物(不包括原生动物)273、真菌351和未知分类地位的OTUs 282个。2.2014年12月龙须菜栽培前,各采样站点之间总的浮游生物、浮游植物、原生动物、其他浮游动物以及真菌的OTU数量(物种丰富度)、均匀度(香农威纳指数)和优势度(辛普森指数)无显著性差异。但2015年5月即龙须菜生物量达到最大值时,龙须菜栽培区和邻近区的OTUs数量(种类多样性)显著高于远离龙须菜栽培区的对照区。3.2015年5月,龙须菜栽培区(G)和邻近区(Cg)表层样品的香农威纳指数均显著高于对照区(Co)(One-way ANOVA,P0.01);而栽培区和邻近区表层样品的辛普森指数均显著低于对照区(One-way ANOVA,P0.01)。4.主坐标轴分析(PCoA)和主成分分析(PCA)分析结果表明,2014年12月龙须菜栽培前,各采样站点之间的浮游生物群落结构组成相似。2015年5月龙须菜生物量达到最大时,龙须菜栽培区的浮游生物群落组成与对照区存在显著差异。5.采用核糖体大亚基DNA为分子鉴定标志物和高通量焦磷酸测序技术,在研究区域首次发现出若干新种(本文中“新种”是指近年来新描述的种)、新纪录种和一些微微型的浮游生物(细胞小于5微米)。6.2015年5月表层样品树状聚类分析结果显示,所有样品被分为两个主要分支,一支主要是对照区样品,另一支则主要为龙须菜栽培区和邻近区域样品。这一结果与PCoA分析结果一致。7.冗余分析(RDA)结果表明真核浮游生物群落结构受到多种环境因子的影响,其中,龙须菜生物量、总磷(TP)和叶绿素a(Chl.a)是影响真核浮游生物群落结构的最主要环境因子。龙须菜生物量与叶绿素a、总氮(TN)、总磷(TP)和硝态氮(NO_3~--N)均呈显著负相关关系,表明龙须菜生物量对浮游生物群落和水体营养动态的决定性作用。8.龙须菜被证明通过化感抑制作用限制锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)和红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)的生长。龙须菜新鲜藻体(FT),新鲜藻体提取液(EFT)和干藻提取液(EDP)对两种微藻均表现出强烈抑制作用,且呈现浓度梯度效应。其中龙须菜新鲜藻体提取液对两种微藻的抑制作用最强,其次是干藻提取液和新鲜藻体。结果还表明红色赤潮藻可能通过促进培养体系中细菌的大量繁殖对龙须菜表现出一定的限制作用,证实龙须菜、微藻和细菌之间复杂的相互作用。综上所述,本研究首次系统地研究了大规模龙须菜栽培对浮游生物多样性的作用,验证了我们基于前期工作提出的假说,即龙须菜规模栽培在抑制有害藻华微藻生长从而控制微藻藻华爆发的同时,还能显著增加真核浮游生物群落的物种多样性。这一发现为龙须菜规模栽培作为一种有效的富营养化环境生物修复、控制有害藻华、维持生态系统稳定的生态工程技术提供了有力的科学技术支持。
[Abstract]:The phytoplankton community is a key component of marine ecosystem , plays a vital role in the process of marine and global biogeochemical cycling . The results showed that the biomass , total phosphorus ( TP ) and chlorophyll a ( Chl . a ) were the most important factors affecting the structure of eukaryotic plankton communities . It can also significantly increase the species diversity of eukaryotic plankton community . This discovery provides strong scientific and technical support for the cultivation of Gracilary asparagus as an effective eutrophication environment , controlling harmful algal blooms and maintaining ecosystem stability .

【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S968.4

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