珊瑚共附生固氮微生物对珊瑚白化的响应

Coral microbiology is a new field, driven largely by a desire to understand the interactions between corals and their associated microorganisms and to use this knowledge to eventually prevent the spread of coral decline..In this project, the response of coral associated nitrogen-fixing microorganism to coral bleaching will be researched in Luhuitou coral reef of Sanya Bay and Yongxing Island coral reef of Xisha Islands. These two coral reef ecosystem were effected by different levels of human activities. Molecular methods such as the massively parallel pyrosequencing technique and quantitative PCR method will be adopted to study the community composition variation and the expression of nifH of coral associated nitrogen-fixing microorganisms. Acetylene reduction method will be applied to detect the nitrogen fixation rates. These rich data sets will provid much detail information about the coral associated nitrogen-fixing microorganism. Multivariate statistical analysis will be performed to explore the relationship bewteen coral associated nitrogen fixing microorganism and environment factors during the processes of coral bleaching. The research results will let us know the relevant information of coral internal efficient circulation system, wich will lay the foundation for further research on the recovery mechanism of coral reef ecosystem, and gradually advance the development of coral microbiology.

珊瑚微生物学是一个新兴的研究领域，主要研究共附生于珊瑚虫中的微生物与珊瑚虫之间的关系，目的是充分了解珊瑚礁生态系统的特征，并最终防止世界范围内珊瑚礁生态系统的衰退。.本项目从珊瑚共生体的生物固氮功能切入，以三亚湾鹿回头和西沙永兴岛珊瑚礁生态系统为研究对象，珊瑚白化过程中追踪采集珊瑚样品，利用固氮功能基因(nifH)的高通量测序技术，分析珊瑚共附生固氮微生物群落结构变化特征，利用荧光定量PCR （Real-time PCR）研究珊瑚共附生微生物固氮功能基因的表达特征。利用乙炔还原法测定活珊瑚的生物固氮活性，研究活珊瑚固氮效率的变化特点；结合珊瑚周围环境因子的变化，应用多元统计分析方法深入分析珊瑚共附生固氮微生物对珊瑚白化的响应特征，探索珊瑚白化过程中内部高效循环系统的相关信息，研究成果将为进一步研究珊瑚礁生态系统的恢复机制奠定基础，有助于推动我国珊瑚微生物学的发展。

珊瑚微生物学是一个新兴的研究领域，主要研究共附生于珊瑚虫中的微生物与珊瑚虫之间的关系，目的是充分了解珊瑚礁生态系统的特征，并最终防止世界范围内珊瑚礁生态系统的衰退。本项目研究结果显示珊瑚礁共附生微生物主要分布在以变形菌门为主的23个门中。功能基因主要涉及碳循环、氮循环、硫循环、磷循环等相关的代谢途径，宿主种类和环境因子共同影响珊瑚共附生微生物群落机构，在分类学水平上宿主种类的影响高于环境因子，然而在功能基因水平主要受环境因子影响。首次在珊瑚礁生态系统发现了厌氧氨氧化代谢途径相关的功能基因hzsA和hzo，基因丰度与珊瑚周围海水中铵盐的浓度呈正相关性。珊瑚共附生固氮微生物平均25.63±2.58%的OTU具有显著季节变化，固氮群落季节变化与周围海水中铵盐和硝酸盐浓度显著相关。造礁石珊瑚固氮活性相对较低，固氮活性的季节性差异不显著；珊瑚物种之间的固氮活性具有显著差异。位于西沙寡营养条件下的珊瑚的固氮活性显著高于三亚的高营养盐环境的珊瑚固氮活性，近岸水体较高的营养盐可能会抑制珊瑚的生物固氮活性。澄黄滨珊瑚在异常增生病化过程中伴随着珊瑚共附生固氮微生物的多样性增加，珊瑚共附生固氮微生物的优势类群发生改变，及外源性固氮微生物比例的增加，揭示珊瑚共附生固氮微生物可作为珊瑚的健康状态评价和病化风险评估的指标。