条斑紫菜病害微生物组成、结构及多样性分析

Pyropia yezoensis is an important economic seaweed, whose industry output value reaches 5 billion yuan. In recent years, diseases of Pyropia occurs frequently, 20%～30% of cultivation area poor harvest even no harvest, which seriously affected the industrial development. At present, the research of Pyropia diseases mainly bases on the separation and purification of pathogenic bacteria, but the vast majority of microbes are unable to cultivate, a large number of microbes on algae are still unknown. Microbial components, structure and diversity can be analyzed by metagenome without cultivation. Therefore, this project intends to compare the microbial components, structure and diversity of health thallus to those of diseased thallus using 16s rRNA genes and metagenome sequencing technology, in order to know the change of the microbial flora on thallus after affection of diseases.

条斑紫菜是重要的经济海藻，现行业总产值达50亿元。近年，紫菜养殖中病烂频发，每年有20%～30％栽培区歉收甚至绝收，已严重影响了产业发展。目前，对条斑紫菜病害微生物的研究多以病原菌的分离纯化为基础，但是绝大多数微生物是不可培养的，紫菜藻体上大量的共附生微生物还未知。快速对紫菜共附生微生物种类进行鉴别对紫菜病害防治起着重要作用。宏基因测序技术不需要进行微生物的培养，直接对样品中的微生物组成、结构及多样性进行分析。因此，本项目拟采用16S rRNA基因和宏基因组测序技术，对条斑紫菜健康叶状体和患病叶状体共附生微生物进行比较，分析叶状体健康时菌群结构、多样性，患病后微生物菌群的变化，为紫菜病害检测及预防、防治提供参考。

条斑紫菜病害频发但对其病害相关研究较少。本项目优化了紫菜微生物分析实验条件，建立了相关分析方法，进行了紫菜藻体微生物分离、培养、鉴定及种质保存。在山东日照、江苏赣榆等地采集了病害的条斑紫菜样品，主要表现为藻体卷曲和藻体无弹性易烂，测定了养殖区的基本水质参数。对采集到的病害紫菜与健康紫菜微生物组成进行比较，卷曲病害紫菜微生物组成在门、属水平上均与健康紫菜不同，病害紫菜中的微生物多样性更丰富。通过LEfSe分析对卷曲紫菜与健康紫菜的标志性差异微生物进行比较，发现健康紫菜中的标志微生物为Bacteroidetes, Flavobacteriales, Olleya, Flavobacteriaceae, Bacteroidia,而卷曲紫菜中差异微生物较多，说明紫菜卷曲可能是由多种微生物共同起作用而导致的。病烂紫菜微生物组成与健康紫菜相比，在门水平上变化不大，但在属水平其微生物多样性更高。病烂条斑紫菜的微生物种类数量明显多于健康紫菜。健康紫菜中的标志微生物为Actinobacteria, Flavobacteriales, Flavobacteriaceae, Bacteroidia, Olleya，而病烂紫菜中差异微生物较多，可能是由多种微生物共同作用而发病。. 紫菜养殖中经历干露的过程，我们还对养殖干露过程中及周边水体、沉积物中的微生物变化进行了测定，以便更全面的了解微生物在紫菜生长中的作用。此外，还对条斑紫菜叶状体与丝状体两个不同世代，保种、营养生长及孢子形成时期丝状体附生微生物的差异进行比较。通过上述研究对紫菜附生微生物有全面系统的了解，这些数据将为紫菜病害研究提供重要参考。