中國海區(qū)寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的DNA條形碼與分子生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、海洋浮游纖毛蟲是在海洋中浮游生活的一類單細胞原生動物,主要是指寡毛類纖毛蟲( Oligotrich ciliates),隸屬原生動物界( Protozoa)、纖毛門(Ciliophora)、旋唇綱(Spirotrichea),分屬于寡毛亞綱(Oligotrichia)和環(huán)毛亞綱(Choreotrichia)。它們個體微小,是微食物網(wǎng)向經(jīng)典食物鏈物質(zhì)和能量傳遞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　本研究通過2010年10月-2011年12月為期1年的年

2、度調(diào)查,對黃渤海、膠州灣、青島二浴、煙臺近海和東海的浮游纖毛蟲群落進行了指紋圖譜、單細胞核糖體拷貝數(shù)、生物多樣性、時空分布和生物地理學(xué)等多方面多層次的分子系統(tǒng)學(xué)和分子生態(tài)學(xué)研究。采用最大似然法、鄰接法對83個浮游寡毛類種群3個 rDNA片段的158條序列進行分子系統(tǒng)分析和指紋圖譜的構(gòu)建;利用單細胞測序和 QPCR等方法對浮游寡毛類和緣毛類纖毛蟲類群進行了 rDNA拷貝數(shù)和變異性計算;研究了黃渤海浮游微型纖毛蟲在種類組成、季節(jié)變化特征、空

3、間分布特征以及群落結(jié)構(gòu)的異同;利用數(shù)據(jù)分析軟件包 Primer6.0+PERMANOVA中的 BIOENV、PERMANOVA和多維標(biāo)度(multi-dimensional scaling,MDS)等多元統(tǒng)計方法對2個航次浮游微型纖毛蟲的平面和空間分布格局進行了探討;分析了黃渤海微型浮游纖毛蟲的環(huán)境影響因子對南黃海、渤海、北黃海海域的作用。
　　得到的結(jié)果有:
　　1.基于18S,ITS,28S rDNA探討環(huán)毛亞綱和寡毛亞

4、綱纖毛蟲的條形碼與系統(tǒng)進化關(guān)系的研究
　　1)三種基因一致支持丁丁類纖毛蟲中部分屬級類群的單源性,包括Eutintinus,Amphorellopsis,Tintinnidium,Strombidinopsis和 Rhabdnella;
　　2)三種基因的系統(tǒng)分析結(jié)果一致顯示 Favella屬種類分為兩支,支持將該屬劃分為Favella和Schmidingerella的兩個屬系統(tǒng)修訂;
　　3) SSU分子系統(tǒng)分析顯示

5、丁丁類纖毛蟲的常見屬 Metacylis,Stenosemella以及Tintinnopsis為多源發(fā)生;
　　4)丁丁類纖毛蟲中物種量最豐富的 Tintinnopsis種類形成9個高支持率的次級類群,可為該類纖毛蟲的環(huán)境序列歸類提供參考圖譜;
　　5)5.8S-ITS段rDNA基因在丁丁類纖毛蟲中呈現(xiàn)出高的物種分辨率,顯示其作為條形碼基因的適用性。三段基因比較顯示 LSU rDNA變異性最高,SSU rDNA保守型最強;<

6、br>　　6)不同時間地理位置的種群間水平SSU rDNA序列比較顯示環(huán)毛類纖毛蟲種內(nèi)存在潛在的基因型。
　　2.基于單細胞分析估算寡毛類與緣毛類纖毛蟲基因組內(nèi)rDNA操縱子的拷貝數(shù)與序列多態(tài)性
　　1)纖毛蟲細胞具有超高的rDNA拷貝數(shù),最高約310000個拷貝;
　　2)纖毛蟲 rDNA基因組內(nèi)的序列變異較大。rDNA標(biāo)記的個體內(nèi)單倍型多樣性和核苷酸多樣性,序列差異主要表現(xiàn)為單核苷酸多態(tài)性;
　　3) rDN

7、A的拷貝數(shù)與單倍型多樣性呈顯著正相關(guān)。
　　3.黃渤海表層水中微型寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的分子多樣性及時空變化
　　1) T-RF多樣性指數(shù)和香濃威納指數(shù)在南黃海均高于渤海,并且和 P比 Si的摩爾質(zhì)量比呈負相關(guān);
　　2)群落組成的多維標(biāo)度和 PERMANOVA分析表明全部樣品具有明顯的季節(jié)分布(P<0.01)而沒有發(fā)現(xiàn)明顯的晝夜和空間分布差異(P>0.05);
　　3) Mantel檢驗分析顯示環(huán)境因子 P和

8、Si的比率,水溫和溶解氧濃度決定了全部樣品的分布模式(P<0.05)。冬季樣品中,生物地理距離和環(huán)境影響了群落結(jié)構(gòu),溫度和溶解氧是最重要的影響因素(P<0.01);
　　4)黃渤海海區(qū)存在大量新穎的物種多樣性,其中許多稀有基因型屬于寡毛亞科,但與已知的形態(tài)種有差異;
　　4.黃海冷水團區(qū)域微型寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的垂直分布與季節(jié)變化
　　1)黃海冷水團區(qū)域富含豐富的寡毛類纖毛蟲;
　　2)冬季樣品中所有T-RF數(shù)

9、、多樣性參數(shù)平均值均高于夏季樣品;
　　3)多維標(biāo)度分析和相似性分析結(jié)果共同顯示黃海冷水團樣品具有明顯的季節(jié)分布模式(P<0.01);
　　4)生物-環(huán)境(BIOENV)分析表明鹽度、pH和溶解氧組合是影響微型纖毛蟲群落的重要因子(P<0.01);
　　5) Spearman相關(guān)性分析表明溶解氧和水溫與大部分多樣性指數(shù)成呈相關(guān),可溶性磷酸鹽與多樣性指數(shù)呈正相關(guān);
　　6)典型對應(yīng)分析(CCA)結(jié)果表明鹽度、溶解氧

10、和硝態(tài)氮與南黃海冷水團微型纖毛蟲群落結(jié)構(gòu)相關(guān)性極顯著(P<0.01),溫度與微型纖毛蟲群落結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)(P<0.05)。
　　5.黃渤海表層沉積物中寡毛類和環(huán)毛類纖毛蟲的生物地理學(xué)研究
　　1)3個文庫共獲得269條序列,劃分為37個可操縱分類單元(OTUs),序列比對結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分OTU屬于環(huán)毛類纖毛蟲類群;
　　2)分子系統(tǒng)發(fā)育樹分析結(jié)果表明存在大量新穎的寡毛類和環(huán)毛類類群;
　　3) B47S站位的多樣性指

11、數(shù)和Chao1指數(shù)遠遠高于其他兩個文庫站位;
　　4)多維標(biāo)度分析和相似性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃渤海沉積物樣品沒有明顯季節(jié)或時空分布;
　　5) T-RF數(shù)和豐富度多樣性指數(shù)與環(huán)境因子Chl-a呈負相關(guān)(P<0.05),采樣深度與Chl-a顯著性負相關(guān)(P<0.01;
　　6)生物地理距離和 T-RF的群落相似性散點分布結(jié)果顯示,全年和冬季樣品地理距離和群落相似性沒有相關(guān)性;
　　7)典型對應(yīng)分析(CCA)結(jié)果表明沉積物