亚热带海湾真核微型浮游生物遗传多样性及其与氮磷的关系

The eukaryotic microplankton plays an important role in the ecosystem structure and function in bays. This project will study eukaryotic microplankton，including protozoa and micro-alga, using taxonomic, ecological and molecular biological techniques. This project will 1) clarify eukaryotic microplankton species data in typical bays, and study temporal and spatial distribution characteristics of eukaryotic microplankton at the morphology, population and community levels, and describe several typical species; 2）and explore community genetic structure and genetic diversity at multiple levels, using ISSR、PCR-DGGE and high-throughput 454 sequencing (GS FLX+ System) molecular techniques; 3）and analysis molecular characteristics and distribution of genetic diversity of eukaryotic microplankton and its quantitative relations with nitrogen and phosphorus at different levels of eutrophication. In theory, this study will provide new knowledge for eukaryotic microplankton biodiversity and biogeography. In practice, this study will provide reliable bio-data supports for comprehensive management and protection of water resources, water quality and biological monitoring in bays.

真核微型浮游生物是海湾生态系统结构和功能重要组成部分。本项目将运用分类、生态和分子生物学技术对亚热带海湾真核微型浮游生物（主要是原生动物和微型藻类）进行研究：1）查明典型海湾真核微型浮游生物背景值，从形态、种群、群落多层次研究区域真核微型浮游生物多样性时空分布特征，对典型代表种进行分类描述；2）重点使用ISSR、PCR-DGGE和超长读长基因组测序系统(即高通量454测序GS FLX+ System)等分子方法，深入分析真核微型浮游生物群落遗传结构特征和遗传多样性；3）结合水体理化数据分析不同富营养化程度水平真核微型浮游生物遗传多样性特征和分布规律及其与氮磷的定量关系，综合评价海湾水体生态环境质量。在理论上，本研究为真核微型浮游生物多样性和生物地理学提供新证据；在实践上，为海湾水资源的综合管理与保护、水质监控和生物监测提供可靠的生物数据支持。

真核微型浮游生物是海湾生态系统结构和功能的重要组成部分。本项目运用了分类、生态和分子生物学技术对亚热带海湾真核微型浮游生物（主要是原生动物和微型藻类）进行研究。研究结果包括：1）春季北部湾北部的纤毛虫群落结构与环境中各种形态的氮、磷营养盐（总氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、活性磷）浓度密切相关。随着水体中氮、磷营养盐水平的升高，中缢虫逐渐取代寡毛类纤毛虫，成为群落中的优势类群。2）综合多项分析方法，夏季北部湾北部氮、磷和叶绿素a是影响浮游纤毛虫群落组成的最显著因子。高浓度的氮、磷营养盐使纤毛虫的生物量大大增加。3）使用PCR-DGGE和高通量测序等分子方法，分析了福建省深沪湾、东山湾以及厦门湾周围海域真核微型浮游生物群落遗传结构特征和遗传多样性。4）夜光虫具有很高的基因组内多态性，中国海区的夜光虫基因组内的遗传距离是基因组间的5.1倍，说明具有很高的基因流以及基因重组，而中国海区的夜光虫种群和美国海区的夜光虫种群具有很高的变异，说明两大洲的夜光虫基因流受到限制。本研究认为红色夜光虫是世界性分布的，但从遗传学角度看具有区域间的不同。5）结合水体理化数据分析东山湾、深沪湾、厦门湾和北部湾不同富营养化程度水平真核微型浮游生物遗传多样性特征和分布规律及其与氮磷的关系。在理论上，本研究为真核微型浮游生物多样性和生物地理学提供了新证据；在实践上，为海湾水资源的综合管理与保护、水质监控和生物监测提供了可靠的生物数据支持。