造礁石珊瑚早期发育阶段共生藻多样性及共生建立过程的研究

The continued development and maintenance of coral reefs is underpinned by the symbiosis between reef-building corals and unicellular dinoflagellates of the genus Symbiodinium. The appropriate type of symbiotic algae selected and success of establishing symbiosis in the early development of scleractinian corals is essential for coral recruitment and the resilience of coral reefs. This project will use an innovative combination of histology and molecular biology techniques to analyse the details of symbiosis establishment and symbiont diversity during the early development of three scleractinian coral species. The histological characters of establishing symbiosis during key stages of scleractinian coral development and the specificity of symbiosis with its impact factors will be discussed,and further provide greater knowledge on mechanism and function of symbiosis between Symbiodinum and scleractinian coral. The proposed research will significantly contribute to our basic understanding the key role of symbiosis in reef coral recruitment. Not only have meaningful implications for evaluation of recruitment and restoration of reef-coral juveniles under future global change, but also have benefits for scientific designation and effective management in coral reef protected areas.

珊瑚礁的"框架生物"造礁石珊瑚与共生藻互利共生对于维护珊瑚礁生态系统的持续发展至关重要。造礁石珊瑚在早期发育阶段能否选定合适类型的共生藻并与之成功的建立共生体系，是决定造礁石珊瑚幼体补充恢复和珊瑚礁持续发展的关键之一。本项目拟运用组织学方法，结合分子生物学技术，通过深入研究三种造礁石珊瑚早期发育阶段共生藻的多样性，以及共生体系的建立过程，以揭示造礁石珊瑚关键发育阶段共生建立的组织学特征，并系统探讨造礁石珊瑚与共生藻的共生专一性及其影响因素，进而为研究造礁石珊瑚与共生藻共生的相关机制与功能提供参考与支撑。研究成果将深化对共生在造礁石珊瑚幼体补充恢复中重要性的认识，不仅对于预估造礁石珊瑚在未来全球变化下的幼体补充恢复力具重要意义，对珊瑚礁保护区的科学设计与有效管理也具有指导价值。

本项目结合组织学与高通量测序技术，对造礁石珊瑚早期发育阶段共生藻的多样性及共生建立过程进行了探索性研究，结果显示：(1) 芽枝鹿角珊瑚浮浪幼虫在附着变态后从外界获取共生藻，并且附着后第6天到第31天，幼体共生藻的优势类型由 C2r转变为D17；(2) 芽枝鹿角珊瑚不同发育阶段的共附生微生物群落（细菌和真菌）均以α-变形菌纲为主，其卵子含有与母体高度相似的微生物群落结构，但第31天幼体的共附生微生物群落结构与其母体有显著性差异并与环境水体的微生物群落结构相似度较高；(3) 以上揭示，在造礁石珊瑚早期发育阶段无论是共生藻还是共附生微生物都存在复杂的机制导致的“风选”现象；(4) 相比于幼体阶段，芽枝鹿角珊瑚浮浪幼虫对上升的pCO2更为敏感，推断珊瑚浮浪幼虫对环境胁迫更为脆弱；(5) 鹿角杯形幼体与其母体共生藻的群落结构高度相似均以D17为优势类型，且在不同pCO2条件下均无显著性差异表明鹿角杯形共生藻的高度跨代专一性。本项目研究加深了对造礁石珊瑚在早期发育阶段共生藻多样性的认识，并为进一步深入开展造礁石珊瑚全共生体的研究工作提供重要支撑。