海洋所在渤海褐潮原因種曆史溯源和生物地理學研究方面獲新進展

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時間:2019-09-03  來源:海洋生態與環境科學重點實驗室文本大小:【 |  | 】  【打印

  日前,國際生態學權威期刊《分子生態學》(Molecular EcologyTop8%)在线刊发了中國科學院海洋研究所唐赢中研究員(第一/通訊作者)課題組在渤海褐潮原因種的曆史溯源和生物地理學研究方面的最新成果。研究聚焦自2009年以來對我國渤海海域貝類養殖業和生態系統造成巨大損失的褐潮,首次證實了褐潮原因種抑食金球藻在其生活史中存在休眠體階段且可在海洋沈積物中長期存活,並發現該藻不僅在渤海海域至少已經有1500年的存在曆史,而且其分布範圍覆蓋南起南沙群島、北至北戴河、丹東的中國四大海域自近岸養殖區到3450米水深外海的廣泛海域,從而否證了褐潮可能是“外來種入侵引起”的假說,對深入研究褐潮成因和其一般生態學過程具有重要意義。 

  褐潮是有害藻華,因爆發時水體呈褐色而得名。目前全世界的褐潮主要由2到3種微藻引起,其中爆發最經常、規模最大、最令人關注的是海金藻綱的一種微微型浮遊植物——抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)。該藻引起的褐潮1985年首次在美國東海岸報道,1997年在大西洋另一側的南非沿海也首次記錄到褐潮爆發。褐潮爆發期間其細胞密度可高達每升10億個細胞,雖然現在還沒有證實該藻産毒,但美國東海岸和我國渤海的褐潮都可致養殖貝類大量死亡從而業造成嚴重經濟損失,在全世界引起巨大關注。我國是繼美國、南非之後第三個爆發褐潮的國家,2009年以來秦皇島海域的多起褐潮給當地水産養殖業造成了巨大經濟損失,也對生態系統造成了重大破壞性影響。作爲我國一種新型的有害藻華物種,抑食金球藻是通過休眠體入侵的外來物種,還是本土物種在環境條件變化的刺激下才爆發藻華,是一個具有重要生態學和實際意義的問題。 

  科研人員通過對實驗室4℃暗箱保存1年以上的沈積物樣品進行萌發實驗,結合單克隆抗體(FITC-MAb)PCR對萌發細胞鑒定,並對沈積物樣品進行RT-PCR檢測,證實沈積物樣品中存在抑食金球藻的休眠體。對采集自我國四大海域的201個表層沈積物和1個柱狀沈積物樣品進行PCR檢測和測序驗證,證明抑食金球藻在我國具有廣泛的地理分布:南起南沙群島(北緯10.012°),北至北戴河(北緯39.623°)、丹東(39.794°),南北覆蓋3000公裏(緯度30°),東西跨越經度15.7°,水域涵蓋近海至3450米的開闊外海(南海),至少在渤海存在的曆史可回溯至1500年前。該結果將抑食金球藻在北半球的分布記錄至少南延了1700公裏,從而明確地否證了渤海褐潮由外來種入侵引起的假說。 

  通過發掘新近發表于《Science》(de Vargas et al. 2015, 348: 1261605)关于海洋浮游生物多样性論文的补充材料及生物系统学分析,研究证实抑食金球藻是一种全球各大洋广泛分布的广布种,产生休眠体可能是造成该种全球分布和褐潮年际复发的重要原因。本研究獲得的結果不僅提供了關于我國褐潮原因種抑食金球藻的“種源”和其全球地理分布格局的決定性認識,也爲進一步研究褐潮爆發成因提供了至關重要的科學問題導向,即褐潮爆發原因必須從本地環境條件的變遷中探索。 

  本項研究得到了國家基金委-山東省聯合基金項目(U1606404)、青岛海洋科學与技术国家实验室鳌山科技创新计划项目(2016ASKJ02)和國家自然科學基金等項目的支持。 

   

抑食金球藻的全球分布圖

  原文鏈接: 

  Ying Zhong Tang*, Zhaopeng Ma, Zhangxi Hu, Yunyan Deng, Aoao Yang, Siheng Lin, Liang Yi, Zhaoyang Chai, Christopher J. Gobler. 2019. 1500-years presence of Aureococcus anophagefferens reveals indigenous origin of brown tides in China. Molecular Ecology. DOI: 10.1111/mec.15196. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mec.15196 

    

    

    

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