寄生性甲藻阿米巴藻在有害藻华消长过程中的作用机制研究

The parasitic dinoflagellate in the genus of Amoebophrya infects broad range hosts of planktonic dinoflagellates, ciliates and radiolarians in coastal and ocean waters worldwidely. Its ecological significance was gradually recognized in recent years by researchers around the word. Lately, we revealed the presence of Amoebophrya in the coastal waters of China based on genomic sequencing of environmental samples as well as microscopic observation. The hosts included various groups of dinoflagellates. Higher genetic diversity was identified among Amoebophrya strains in different hosts and regions. However, the impacts of this parisitic dinoflagellate on the succession of typical dinoflagellate blooms and the ecological roles of parastic dinoflagellates in marine ecosystem were far to be illuminated. Thus, in this study, we propose to study the ecological role of the parasitic dinoflagellate Amoebophrya during succession of dinoflagellate blooms in typical coastal waters. Supplemented with laboratory experiments, we plan to isolate and culture typical strains of the parasites in laboratory, to reveal its infection cycle and study its effect to the dynamics of dinoflagellate blooms. Furthermore, the contribution of Amobophrya infection to the carbon cycle in the phytoplankton food chain will be quantitatively assessed. The successful carryout of this proposal will facilitate our understanding on the ecological significance of parasitic dinoflagellates in marine ecosystem, and to further promote our fundamental knowledge regarding the biology and ecology of marine dinoflagellates.

寄生性甲藻阿米巴藻是一类营寄生营养方式的真核生物，广泛寄生于甲藻类、纤毛虫类等海洋浮游生物，在全球各大洋和近岸水体环境中普遍存在。近年来，阿米巴藻在海洋生态系统中的独特作用受到国际上越来越多研究者的关注和重视，逐渐成为海洋微型生物研究的新兴热点。课题组前期研究发现该类寄生性甲藻在我国近海海域广泛存在，具有较高的遗传多样性，且其宿主甲藻种类多样；然而，该类寄生性甲藻对浮游甲藻种群演变的影响及其在甲藻赤潮消长过程中的作用机制尚不明确。因此，本项目拟在我国近海甲藻赤潮频发海域开展系统调查研究，结合室内控制实验，建立代表性浮游甲藻-阿米巴藻实验体系并揭示其感染周期，研究阿米巴藻感染对浮游甲藻动态变化的影响，量化评估阿米巴藻感染及其孢子释放对局域食物链碳循环的贡献。该项目的实施将有助于揭示寄生性甲藻在海洋生态系统中的作用，进一步丰富和完善我国海洋甲藻生物学和生态学基础。

寄生甲藻阿米巴藻（Amoebophrya）是一类营寄生营养方式的真核生物，在全球各大洋寡营养水体和近海富营养水体中普遍存在。前期调查结果表明这类寄生甲藻在我国近海海域广泛存在；然而，目前对于阿米巴藻的生物学特征和生态学功能尚缺乏系统认知。因此，本项目拟在我国近海甲藻赤潮频发海域开展系统调查，结合室内控制实验，建立代表性浮游甲藻-阿米巴藻实验体系并揭示其感染周期，研究阿米巴藻感染对浮游甲藻动态变化的影响，量化评估阿米巴藻感染及其孢子释放对局域食物链碳循环的贡献。主要研究结果如下：.1）胶州湾海域2019年3月、6月、9月、12月4次调查期间，浮游植物群落呈现出明显的季节差异。相对于显微镜检技术，18S扩增子测序揭示了更高的浮游植物丰度与多样性。硅藻是胶州湾海域的第一优势类群，阿米巴藻相关序列在扩增子测序中占很高比例，揭示了该类群巨大的遗传多样性,表明其生态作用不容忽视。.2）2018年4-5月，福建三沙湾海域东海原甲藻赤潮期间，6种浮游甲藻被阿米巴藻感染，最高感染率为5.13 %，但在赤潮藻种东海原甲藻中感染率较低（< 0.01 %）。环境18S扩增子测序结果显示，阿米巴藻在赤潮前期和末期相对丰度较高（OTU占比高达21.20 %），赤潮期丰度较低，OTU占比仅为3.70 %；qRT-PCR分析结果显示了类似趋势，阿米巴藻在环境水体中呈现高拷贝，在赤潮前期和末期拷贝数高达3.60 × 109 copies L-1，赤潮期拷贝数仅为1.16 × 109 copies L-1。.3）Amoebophrya sp. ex Akashiwo sanguinea具有较强的感染力和较短的世代时间，能够显著抑制宿主甲藻的生长和增殖。经计算，单个红色赤潮藻碳含量约为4270 pg，单个孢子细胞碳含量约为5.90 pg。一个被阿米巴藻寄生的红色赤潮藻细胞大约能形成380个孢子，380个孢子的碳含量约为2243.373 pg，占单个健康红色赤潮藻碳含量的52.54 %。.研究结果从寄生甲藻感染对其宿主甲藻种群动态及局域浮游植物营养链碳循环影响的角度揭示了寄生甲藻的生态功能，丰富和完善了我们对于海洋甲藻生物学特征和生态学功能的科学认知。