水生态健康组在微型浮游生物群落研究方面取得新进展

浮游生物是湖库生态系统的主要组成部分,在物质循环、污染物降解和水体自净等方面发挥基础和关键作用。水库微型真核浮游生物(0.2–200 μm)包括原生动物、藻类、低等真菌和小型后生动物等,具有个体微小、种类多样、分布广泛等特点。长期以来,微型真核浮游生物群落生态研究主要依赖显微技术进行观测,面临的问题是很难辨别、准确鉴定形态相似的种类和个体极其微小的物种。为了避免这一问题,研究者近年来利用18S rDNA高通量测序技术获得了更加丰富而多样的真核浮游生物信息,但该方法无法直接区分生物个体大小。采集微型真核浮游生物的国际惯例做法是,采用分级过滤的方法来区分微型和大型真核浮游生物。然而,基于分级过滤浮游生物进行DNA测序分析的有效性依然缺乏定量评估和系统深刻认识。

本研究组(杨军团队)利用18S rDNA高通量测序和200 μm孔径滤网分级过滤方法比较研究了厦门两个供水水库真核浮游生物(> 0.2 μm)和微型真核浮游生物(0.2–200 μm)群落组成和多样性。结果表明,真核浮游生物物种丰富度、多样性以及99.2%OTU丰度经过200 μm孔径滤网过滤后无显著变化,而且两种粒级的生物群落均含有25%的后生动物(节肢动物为主)。深入比较分析发现,> 0.2 μm和0.2–200 μm真核浮游生物群落表现出相似、同步的时空变化格局,而且能够解释两种粒级生物群落变化的环境因子也完全一致。造成以上结果的主要原因是,采用200 μm分级过滤并不能有效去除大型真核浮游生物的幼体、残体以及环境DNA。此外,本研究还基于生物信息学和统计学方法揭示了序列测序深度和质量控制对浮游生物群落分析的影响。总的来看,以200 μm分级过滤为基础的DNA高通量测序方法无法避免环境DNA污染,未来定量研究还需要结合RNA高通量测序和显微等技术综合分析。

该研究得到了国家自然科学基金、福建省杰出青年科学基金、中科院城市环境研究所青年人才领域前沿项目资助。相关论文“DNA metabarcoding reveals that 200 µm size-fractionated filtering is unable to discriminate between planktonic microbial and large eukaryotes” 已于近日在线发表于国际生态学领域主流期刊《Molecular Ecology Resources》。

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