球形棕囊藻是一種重要的有害藻華肇事種,在歐洲北海和東南海海域經(jīng)常形成赤潮。1997年,我國東南沿海首次發(fā)生球形棕囊藻赤潮。之后,我國近海多次暴發(fā)球形棕囊藻形成的大規(guī)模赤潮,造成大量養(yǎng)殖生物死亡,威脅核電運行安全,受到各級政府部門的高度關注。我國近海的球形棕囊藻赤潮具有一些獨特的特征,在赤潮過程中會形成厘米級大小的“巨囊”,直接影響其危害效應。但是,這一特征究竟是球形棕囊藻自身的生物學特性還是受到外在環(huán)境因子的影響并不清楚。
針對這一問題,中國科學院海洋研究所于仁成課題組綜合應用形態(tài)學、色素分析和分子生物學手段,對我國近海的球形棕囊藻生物學特征進行了系統(tǒng)研究。研究團隊針對球形棕囊藻構建了高分辨率的種下分子標記,將全球的球形棕囊藻分為4個基因型。研究發(fā)現(xiàn),分離于我國南海的部分球形棕囊藻株系屬于同一基因型,該基因型的藻株可以形成厘米級“巨囊”,且以19'-丁酰氧基巖藻黃素(19'-butanoyloxyfucoxanthin,but-fuco)作為特征色素,其生理生態(tài)特征明顯有別于其它球形棕囊藻株系,是一個以“巨囊”為特征的獨立生態(tài)型。盡管我國近海存在多種基因型的球形棕囊藻,但南海北部灣海域和廣東沿海的球形棕囊藻赤潮主要由該生態(tài)型形成。2021年南黃海發(fā)生的球形棕囊藻赤潮也是由該生態(tài)型的球形棕囊藻形成。
基于該生態(tài)型的遺傳序列信息和特征色素組成,研究團隊構建了 “巨囊”生態(tài)型球形棕囊藻的qPCR檢測方法和特征色素分析方法,并成功應用于南海北部灣海域球形棕囊藻赤潮過程研究,揭示了北部灣海域球形棕囊藻赤潮的不同來源和發(fā)展過程。相關研究工作深化對全球球形棕囊藻種下多態(tài)性的認識,也為闡明我國近海球形棕囊藻赤潮發(fā)生機制、針對性開展赤潮監(jiān)測和預警工作奠定了基礎。
上述成果近期由張清春、王錦秀和牛壯等在國際學術期刊Harmful Algae、Applied and Environmental Microbiology、Ecological Indicators 和Limnology and Oceanography: Methods發(fā)表。相關研究得到國家重點研發(fā)項目、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家科技基礎資源調查項目和國家自然科學基金等項目資助。
球形棕囊藻的巨囊 (A)、典型株系色素色譜圖 (B)和系統(tǒng)進化樹 (C)
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Zhang, Q.C., Chao Liu, C., Wang, J.X., Kong, F.Z., Niu, Z., Xiang, L., Yu, R.C.*, 2022. Intense blooms of Phaeocystis globosa in the South China Sea are caused by a unique "giant-colony" ecotype. Harmful Algae 114: 102227. https://doi.org/10.1016/j.hal.2022.102227
Wang, J.X., Kong, F.Z.*, Geng, H.X., Zhang, Q.C., Yuan Y.Q., Yu, R.C.*, 2021. CHEMTAX analysis of phytoplankton assemblages revealed potential indicators for blooms of haptophyte Phaeocystis globosa. Ecological Indicators 131, 108177. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.108177
Wang, J.X., Kong, F.Z.*, Geng, H.X., Zhao, Y., Guan, W.B., He, C., Kang, Z.J., Guo, W., Zhou, Z.X., Zhang, Q.C., Yu, R.C.*, 2021. Pigment characterization of the giant colony-forming haptophyte Phaeocystis globosa in the Beibu Gulf reveals blooms of different origins. Applied and Environmental Microbiology. https://doi:10.1128/AEM.01654-21
Niu, Z.#, Liu, C.#, Zhang Q.C.*, Wang, J.X., Kong, F.Z., Hu, X.K., Yu, R.C., 2021. Development of sensitive genotype-specific quantitative polymerase chain reaction methods for detection of Phaeocystis globosa in the South China Sea. Limnology and Oceanography: Methods. https://doi: 10.1002/lom3.10476