科研 | Harmful Algae：胶州湾有害藻华物种组成分析（国人作品）
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论文ID
原名：Metabarcoding analysis of harmful algal species in Jiaozhou Bay
译名：胶州湾有害藻华物种的宏条形码分析
期刊：Harmful Algae
IF：5.012
时间：2020.2
通讯作者：陈楠生
通讯作者单位：中科院海洋研究所
实验设计
本研究在胶州湾海域选取了12个站位进行采样，每个采样点收集1L表层海水样本，使用200 μm滤网及滤膜进行过滤，去除大的浮游动物和浮游植物，然后再用10 μm和0.2μm滤网进一步过滤。对样本进行DNA提取，PCR扩增和测序，测序获得1,255,230条序列，使用DADA2软件进行分析，得到1,276个ASV。过滤后得到730个ASV。使用NCBI NT数据库进行BLAST注释，共鉴定出89种潜在的浮游植物。
Fig1: 胶州湾的研究地点和采样地点。
Fig2:ASV注释和处理流程图。
结果
使用DADA2分析1,255,230条序列，获得了1,276个独特的ASV。在超过过滤阈值的730个ASV中，326个属于真核藻类，111个是纤毛虫，161个是丝足虫，41个为后鞭毛生物。
胶州湾12个采样点的浮游植物α多样性指数如表2所示。胶州湾内采样点(A5、A3、B2和C1)的丰富度、Chao1和ACE等指数均显著低于胶州湾外采样点(D6、D7和D8)，表明湾内浮游植物群落的丰富度和均匀度均低于湾外。
表2:浮游植物的alpha多样性指数。
在730个ASV中，有326个被注释为浮游植物，有89种被注释到物种，包括34种硅藻（50 ASVs），25种甲藻（47 ASVs），7种隐藻（18ASVs），11种绿藻（22 ASVs），8种棕鞭藻（17 ASVs）和2种定鞭藻（9 ASVs）。在该研究中，发现硅藻（红色）和甲藻（黑色）是胶州湾浮游植物的主要群体（图3）。甲藻的丰富度和相对丰度均显著低于胶州湾外部。在纲水平，胶州湾浮游植物的分布也呈不均匀分布。在某些情况下，单个ASV对应于多个物种，而在其他情况下，多个ASV对应于同一物种。在89种已鉴定物种中，以前的研究仅报道过19种，其余的70种包括19种硅藻，21种甲藻，9种隐藻，11种绿藻，8种棕鞭藻和2种定鞭藻。
Fig3:胶州湾真核浮游植物的ASV丰富度和相对丰度。
在这些以前未报道的物种中，有一种高度丰富的浮游植物物种被注释为玛氏骨条藻(ASV5，图4)，而不是之前研究报道的中肋骨条藻。为了阐明这一差异，从胶州湾采集的水样中分离出中肋骨条藻，在分离和鉴定的42个株系，所有的株系都被注释为玛氏骨条藻，支持宏条形码分析的有效性(图5)。
Fig4:胶州湾鉴定出的硅藻的分布。
Fig5: 使用18S rDNA序列构建的骨条藻和外群的系统发育分析。
2．胶州湾浮游植物物种的差异分布格局
胶州湾不同种类的浮游植物具有独特的地理分布格局，不同种类具有独特的分布格局。胶州湾不同站位丰度较高的玛氏骨条藻分布较为均匀。相反，许多注释为硅藻的ASV表现出不同的分布模式。海湾内的ASV84（T.aestivalis / T.pacifica）,ASV129（Nitzschiapaleaeformis）和ASV448（Parlibellusdelognei）更为丰富，而ASV50（T.curviseriata）,ASV72（T.proschkinae）和ASV104（T.concaviuscula）在海湾以外更为丰富。大部分甲藻ASV在海湾外都显示出较高的丰度，尤其是ASV6（Heterocapsa rotundata），ASV17（N.scintillans）和ASV18（Katodinium glaucum）。胶州湾隐藻门、绿藻门、褐藻门定鞭藻门的分布型较为复杂。而硅藻和甲藻的近缘种分布格局基本相似，隐藻门、绿藻门、定鞭藻门的近缘种往往表现出不同的分布格局，有些种类在湾内较为丰富，而另一些种类则在湾外较为丰富。
Fig6:胶州湾中鉴定出的甲藻的分布。
Fig7: 胶州湾中鉴定出的绿藻、绿藻、褐藻和定鞭藻的分布。
3. 群落互作网络揭示了潜在的物种之间的相互作用
为了探讨胶州湾浮游植物物种之间潜在的物种-物种相互作用关系，利用其分布模式，研究了在海湾地区检测到的730个ASV之间的相关性。浮游植物类群间存在31个显著负相关和50个显著正相关。进一步分析ASV水平上的相关性，在727个ASV之间鉴定出79,328个显著相关，其中86.93%呈正相关，表明许多物种具有相似的分布模式。例如，Dinophyceae和Syndiniophyceae的分布具有显著的正相关。以典型种和高丰度种为例，ASV5（Bacillariophyta）和ASV22（Cercozoa）的分布具有显着的正相关）。ASV2（Ciliophora），ASV4（Cryptophyta）和ASV12（Chlorophyta）之间显著正相关。ASV2与ASV6呈显著负相关，ASV4与ASV6呈显著负相关。
Fig8:互作网络图。
Fig9: 以730个ASV绘制的互作网络图。
4. 胶州湾有害藻华物种鉴定
结论
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