基于分子生物學技術的黃渤海沿岸兩種常見橈足類的現(xiàn)場食物研究.pdf

1、作為海洋浮游動物的重要組成部分，橈足類是海洋初級生產(chǎn)力和高營養(yǎng)級之間物質(zhì)和能量傳遞的重要媒介，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用。作為海洋食物網(wǎng)中主要的攝食者，其與浮游植物等的相互作用關系到整個海洋生態(tài)系統(tǒng)功能的運轉。橈足類在自然海區(qū)中的食物組成是其攝食研究的核心內(nèi)容之一，是深入了解其在海洋食物網(wǎng)所處生態(tài)地位的關鍵。以往諸多研究方法受限于各自的局限性，在獲取橈足類準確現(xiàn)場攝食信息方面尚存一些缺陷。基于分子生物學原理，以橈足類腸道內(nèi)食物DNA

2、為標記的研究方法具有普遍性、特異性、穩(wěn)定性、不受食物形態(tài)限制、容易獲取現(xiàn)場信息等優(yōu)點，已開始應用于橈足類的攝食研究中。
　　本文利用分子生物學方法，對黃渤海沿岸中華哲水蚤（Calanus sinicus Brodsky）和太平洋紡錘水蚤（Acartia pacifica Steuer）的現(xiàn)場食物進行了分析，并通過開展室內(nèi)攝食實驗對分子分析的結果進行了部分驗證。結果表明，這兩種橈足類的現(xiàn)場食物組成較傳統(tǒng)觀點更為廣泛和多樣化，該結果突

3、破了一些傳統(tǒng)認識，具有新的發(fā)現(xiàn)。該研究也為深入開展海洋生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結構和功能等研究提供了新的思路和研究手段。
　　1.橈足類現(xiàn)場食物的分子生物學檢測
　　為了探索建立研究橈足類現(xiàn)場攝食的方法，研究自然海區(qū)中橈足類的食物組成信息，我們以核糖體小亞基基因（18S rDNA）為目標序列，研究了包括膠州灣太平洋紡錘水蚤（現(xiàn)場采集固定樣品標記為JZB-I_Oct）、青島近海中華哲水蚤（兩個現(xiàn)場樣品：QD-I_Jan和QD-I_Jun

4、）及黃河口鄰近水域中華哲水蚤（現(xiàn)場樣品：YRE-I_May）在內(nèi)的黃渤海沿岸兩種常見橈足類的現(xiàn)場食物組成。對現(xiàn)場橈足類樣品中出現(xiàn)的一些主要生物種類和類群進行了分析與探討。主要結果和結論如下：
　?。?）豐富多樣的潛在食物組成：對所有現(xiàn)場橈足類樣品（自然海區(qū)中采集后立即固定）基于非橈足類（non-copepod）引物的分析顯示，共有包括硅藻（Diatoms）、甲藻（Dinoflagellates）、頜鞭目藻類（Choanoflage

5、llida）、隱藻（Cryptophyta）、金藻（Chrysophyceae）、綠藻（Chlorophyta）、褐藻（Phaeophyta）、輪藻（Streptophyta）、不等鞭毛類（Stramenopiles）、海洋真菌類（Marine fungi）、有孔蟲（Rhizaria）、水螅水母類（Hydrozoa）、櫛水母類（Ctenophora）、軟體動物（Mollusca）、毛顎動物（Chaetognatha）、被囊類（Tunic

6、ata）、陸源松柏綱（Coniferopsida）與百合綱（Liliopsida）植物等近二十個門類的生物被檢測出，另外還有若干序列僅辨認到真核生物（Eukaryota）水平上，表明可能有未被鑒定識別的種類也包含在橈足類的食物類群中。高度多樣化生物類群的檢出顯示了基于non-copepod引物的分子生物學手段在測定橈足類食物種類和范圍上的強大效用和優(yōu)勢。
　?。?）對硅藻和甲藻攝食的差別：硅藻來源序列所占比例很小。對于中華哲水蚤來

7、說，QD‐I_Jan中只有一條硅藻來源的序列，YRE‐I_May中硅藻比例稍高，也只占到12.0％。太平洋紡錘水蚤（JZB‐I_Oct）中，硅藻來源序列所占比例（3.8%）明顯小于其在對應水體樣品中的比例（21.7%）。中華哲水蚤的一個（QD‐I_Jun）樣品中沒有檢測到硅藻來源的序列，盡管其對應水體樣品中有出現(xiàn)。以上結果表明，硅藻類群不是中華哲水蚤或太平洋紡錘水蚤的喜食性食物。與此相反的是，甲藻在QD‐I_Jun和JZB‐I_Oct中

8、都較為豐富，特別是在JZB‐I_Oct中（26.9%），要遠高于對應水體樣品中的比例（13.0%），表明這兩種橈足類可能對甲藻類群有一定的攝食選擇性。
　　（3）水螅水母和櫛水母中某些類群的普遍出現(xiàn)和優(yōu)勢地位：水螅水母和櫛水母中某些類群的序列在所有現(xiàn)場橈足類樣品中均出現(xiàn)，且均在各自樣品中占優(yōu)勢地位。QD‐I_Jan中為花水母（Anthomedusae）來源的序列，最可能為八斑芮氏水母（Rathkea octopunctata），占

9、到總樣品的40%以上；QD‐I_Jun中為軟水母（Leptomedusae）來源，最可能為其中的半球美螅水母（Clytia hemisphaerica），所占比例也在40%以上；JZB‐I_Oct和YRE‐I_May中均包含櫛水母類和水螅水母類來源的序列，且都以前者為多，主要是觸手綱（Tentaculata）環(huán)體腔亞綱（Cyclocoela）球櫛水母目（Cydippida）中的類群，很可能為球形側腕水母（Pleurobrachia gl

10、obosa），所占比例分別為42.3%和32.0%；水螅水母次之，分別來源于軟水母和花水母，最可能是軟水母中的和平水母（Eirene）與花水母中的八斑芮氏水母，分別占23.1%和20.0%；水母類總計占各自樣品的比例分別達65.4%和52.0%。我們對于水母類的大量出現(xiàn)進行了分析和探討，認為中華哲水蚤和太平洋紡錘水蚤對這兩類水母的攝食與海區(qū)中其分布和豐度密切相關，基于大小關系等考慮推測很可能是攝食其卵或浮浪幼蟲。
　　（4）海洋真

11、菌及 Syndiniales類甲藻在橈足類食物中的出現(xiàn)：主要在QD‐I_Jun中出現(xiàn)豐富的海洋真菌，以莖點霉（Phoma）、Filobasidium和馬拉色菌（Malassezia）三個屬來源的序列為主，占總樣品的比例大于20%。QD‐I_Jan和YRE‐I_May中甲藻均以寄生性甲藻Syndiniales為主，包括Euduboscquella、Hematodinium和Ichthyodinium三個屬。橈足類可與許多生物形成共生體系統(tǒng)

12、，較傳統(tǒng)方法，分子生物學方法的使用發(fā)現(xiàn)了更多與橈足類相關的生物類群，海洋真菌和Syndiniales類甲藻便是其中的兩個類群。它們均與橈足類有著復雜的營養(yǎng)關系，雖然我們以研究橈足類的攝食為目的，但認為基于序列分析檢出的海洋真菌和Syndiniales甲藻與橈足類真實的營養(yǎng)關系尚不能判定為簡單的攝食與被攝食的關系，而需要借助其它手段進行更加深入的研究。
　　（5）對水體中一些稀有類群的攝食：有許多從來不被認為是橈足類食物的種類出現(xiàn)在

13、non-copepod引物擴增出的序列中，有些還占有較高比例。例如，QD‐I_Jun中陸生松科植物松樹（Pinus）和黑麥草（Lolium）（占總樣品的7.4%）。另外，兩個現(xiàn)場中華哲水蚤樣品中均出現(xiàn)了大型藻類，QD‐I_Jan中為褐藻中的萱藻（Scytosiphon），YRE‐I_May中為綠藻中的石莼（Ulva）。我們推測這兩類生物分別以花粉、孢子細胞或未被完全降解的碎屑的形式被中華哲水蚤所攝食。
　　2.室內(nèi)攝食實驗驗證

14、r>　　除了分析現(xiàn)場樣品外，我們還對膠州灣太平洋紡錘水蚤和青島近海中華哲水蚤活體進行了饑餓處理及室內(nèi)攝食實驗。鑒于現(xiàn)場橈足類樣品中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，進行了部分室內(nèi)攝食實驗，除球等鞭金藻（Isochrysis galbana Parke8701）、青島大扁藻（Platymonas helgolandica Kylin var. tsingtaoensis）、綠色巴夫藻（Pavlova viridis）和三角褐指藻（Phaeodactylum t

15、ricornutum）四種單胞藻外，還給兩種橈足類提供動物性餌料，如強壯箭蟲（Sagitta crassa）的卵和咸水豐年蟲（Artemia salina）的無節(jié)幼蟲?；诜肿由飳W的檢測結果顯示太平洋紡錘水蚤對咸水豐年蟲有攝食，沒有檢測到中華哲水蚤對強壯箭蟲的攝食。用non-copepod引物分析攝食后橈足類的基因組DNA，結果顯示，三角褐指藻和綠色巴夫藻在檢測到的食物類群中占絕對優(yōu)勢地位。這在一定程度上反映了室內(nèi)攝食實驗中容易出現(xiàn)的