白洋淀湿地中的纤毛虫原生动物：多样性与群落结构演化特征

Ciliated protists are one of the key components of food webs of different waterbodies. They play significant roles in microbial community dynamics and biological interactions, and can be used as indicators of aquatic ecosystem health. In recent 30 years, the environment in Baiyangdian Wetland has changed dramatically. The establishment of Xiongan New Area brings a rare opportunity for the restoration and protection of Baiyangdian Wetland, but it also brings urbanization pressure on the wetland. In this project, we propose to 1) investigate the diversity, community structure of ciliates in Baiyangdian Wetland using modern taxonomic methods; 2) study the morphogenesis and molecular phylogeny of key species using multi-gene sequences, which will facilitate us a better understanding of the classification and evolution of ciliates; 3) investigate the temporal and spatial characteristics of ciliate community, set up a DNA bank of significant and representative species from Baiyangdian Wetland. This study will not only fill a gap which has hitherto existed on the ciliate biodiversity study of inland wetland in Northern China, provide valuable information for related research on wetland ecology and biogeography in China, and will also provide necessary information which is urgent needed for the protection and evaluation of Baiyangdian Wetland during this specific historical period.

纤毛虫原生动物是水体食物网中最重要的结构和功能类群之一，也是环境与地理变迁的优良指示生物。近30年来，白洋淀湿地环境发生了剧烈变化。雄安新区的建立给该湿地的修复与保护带来了机遇，同时未来城市化的压力预期也带来了急迫和新的科学命题。本项目拟以白洋淀湿地为采样地，综合运用经典和现代分子技术开展如下研究：1）开展湿地中纤毛虫物种、基因及生态系多样性的本底信息研究，完成对理化因子、生境特征、优势种和旗舰种等代表类群的家底排查，揭示本区域物种及区系分布规律；2）描述、报道纤毛虫的区系构成和新阶元，开展相关类群的个体与系统发育等研究；3）在第一手素材的基础上，全面形成白洋淀纤毛虫群落结构时空演化特征的档案信息。该研究将填补我国北方内陆湿地纤毛虫多样性研究的空白，为我国湿地环境生态学与生物地理学等相关研究提供重要的资料，同时也将为特定历史时期白洋淀湿地的保护与评价建立一份急需的基础档案。

原生动物是微食物网中最重要的结构和功能类群，同时也是环境与地理变迁的优良指示生物。因种种原因，我国淡水湿地中原生动物的研究仍严重缺乏。本课题涉及原生动物纤毛虫的分类学、分子系统学与细胞发生学研究，以填补国际间该类群研究的不足：许多种群的纤毛图式、分子生物学信息不明或残缺，细胞发生数据缺乏，多个类群的系统地位及关系不明。为此，4年来，主要开展了腹毛类纤毛虫的形态特征、纤毛图式、细胞发生、SSU rRNA测序及构建系统进化树等分类学与系统学研究。成果包括：1）发现1新属，7新种，对 40 余种存在混乱/记录不祥的种类重新厘定、重新定义、补充纤毛图式及统计学资料；2) 追踪了颗粒尖毛虫、嗜盐施密特毛虫、长施氏毛虫、海洋巴库虫、涅氏枝柱虫、澳洲支柱虫、大尾柱虫、双裂棘尾虫、鬃棘尾虫、四棘毛棘毛虫、斯坦腹柱虫、穴居棘毛虫、寡毛双眉虫、天津尾尖虫（Holostichides tianjinensis）等20余种腹毛类纤毛的个体发育/细胞重组过程。揭示了一些独特的个体发育模式，为上述种类分类地位的确定提供了发生学信息。3）完成了30 余种/种群基因组DNA 提取及测序工作，建立了白洋淀原生动物基因组DNA库，对其中 21 种纤毛虫 SSU rDNA、LSU rDNA、ITS1-5.8S-ITS2等基因测序，构建系统发育树，对系统发育地位进行了探讨。4) 对白洋淀及其上游3河两库73个采样点环境因子和浮游动物群落结构进行了系统调查，采用高通量测序技术和传统镜检技术相结合的方法，揭示了白洋淀流域理化因子、浮游动物多样性指数、丰度和生物量季节变化，综合评价了白洋淀富营养化现状。结果显示白洋淀仍处于富营养化状态，整体表现为西部营养化大于东部。.目前已发表6篇论文，其中5篇在国际主流刊物被SCI收录，有3篇SCI文章待发表；获批1项发明专利。已毕业4名硕士研究生，其中2018级祝荣同学《腹毛类纤毛虫分类、个体发育与分子系统学》获得2022年度河北省优秀硕士学位论文。上述成果分别在分类学和纤毛虫系统学、细胞学领域领域填补了若干国内外相关领域的研究空白，为促进我国海洋纤毛虫有关领域研究之拓展和深入做出了有益的贡献，同时为白洋淀生态学研究提供了一份重要的背景资料。