三峡水库超微型浮游植物生物多样性及其与环境因子的互动关系研究

超微型浮游植物在水体中大量存在，具有重要的进化和生态学意义；三峡水库这一较大的空间变异环境，可产生特别的超微型浮游植物群落。本研究旨在通过系统的现场生态学调查等宏观手段，结合基于HPLC和分子生物学分析等微观手段，用光合色素分析获得三峡水库中超微型浮游植物主要类群分布格局及时间空间变化信息、与水库蓄水引发环境因子变化的互动关系；从小亚基核糖体RNA基因序列分析、ARDRA或DGGE等数据探知目标水域中超微型真核浮游植物的OTUs数量、遗传结构的时空分布特征、对环境变化的响应机制以及系统发生关系；用分子探针方法检测水库中重要超微型浮游植物的种类、丰度、分布规律，探讨其分布成因及与地理环境关系、演替规律和生态动力学过程。研究结果将为三峡库区的生物多样性普查和开发利用、环境评价和治理以及受损生态系统的恢复提供基线和依据，并将进一步深化我们对这一特定生物类群生态功能及其在生物地化循环中作用的认识。

超微型浮游植物是一类粒径微小( <5 μm)的光能自养型浮游生物。三峡水库因蓄水而形成了较大的空间变异环境，可产生特别的超微型浮游植物群落，其具有重要的进化和生态学意义。目前国内、外对超微型浮游植物研究主要集中于大洋海域，对淡水水体的研究十分有限。本项目从2012年8月开始采样，累计获得供试样品1248个。采用HPLC 和分子生物学技术，进行群落结构、时空分布规律及与环境因子的关系分析，主要研究结果如下：.（1）以铜绿微囊藻、小球藻、空星藻、星杆藻、小定鞭金藻、楯形多甲藻不等变种等在实验室条件下进行纯化培养，在LC1260液相色谱仪中进行光合色素分离，收集和富集特征光合色素单体后，冻干浓缩，获得了用于本研究的标准品，各色素标准品的响应因子与文献报道有很好的相关性。.（2）基于HPLC技术进行光合色素分析显示，在三峡水库样品中共检测出八种特征光合色素，包括岩藻黄素、新叶黄素、堇菜色素、别藻黄素、叶黄素、玉米黄素、叶绿素b、多甲藻黄素。采用surfer软件分析显示，湖北库区总生物量高于重庆库区。结合CHEMTAX程序因子运算结果显示，优势群落主要为硅藻、隐藻和蓝藻。.（3）基于18s rDNA文库方法，结合高通量测序等分子生物学手段，揭示了三峡水库超微型浮游植物群落结构及其动态变化。共检出三峡水库超微型真核浮游植物的6个类群，即隐藻门、绿藻门、硅藻门、金藻门、甲藻门和定鞭藻门，以及一些鞭毛类（包括自养的植鞭亚纲和异养的动鞭亚纲生物）等；还发现不少未分类的超微型真核生物，其中优势种为硅藻门、隐藻门、绿藻门。在超微型浮游植物群落结构时空变化模式上，干、支流之间存在差异。干流群落结构空间差异较时间差异更明显，而支流则是时间差异较空间差异更明显。整体干流呈现出下游测站的多样性大于上游测站的趋势；干流秋季的生物多样性最高，冬季的生物多样性最低。在支流不同测站之间，相同季节的群落结构及多样性均存在差异。.（4）采用 了Canoco for Windows软件对超微型浮游植物群落结构和环境因子进行了梯度排序分析，显示影响群落结构的主要环境因子包括N-NH4+、浊度、 P-PO43-、气温、水温。上述研究结果为三峡库区的生物多样性普查和开发利用、环境评价和治理以及受损生态系统的恢复提供了基线和参考，进一步深化了我们对超微型浮游植物这一特定生物类群生态功能的认识。