基于分子生物學(xué)技術(shù)的黃渤海沿岸兩種常見(jiàn)橈足類(lèi)的現(xiàn)場(chǎng)食物研究.pdf

1、作為海洋浮游動(dòng)物的重要組成部分，橈足類(lèi)是海洋初級(jí)生產(chǎn)力和高營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(guān)系到整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)功能的運(yùn)轉(zhuǎn)。橈足類(lèi)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(guān)鍵。以往諸多研究方法受限于各自的局限性，在獲取橈足類(lèi)準(zhǔn)確現(xiàn)場(chǎng)攝食信息方面尚存一些缺陷?；诜肿由飳W(xué)原理，以橈足類(lèi)腸道內(nèi)食物DNA

2、為標(biāo)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(chǎng)信息等優(yōu)點(diǎn)，已開(kāi)始應(yīng)用于橈足類(lèi)的攝食研究中。
　　本文利用分子生物學(xué)方法，對(duì)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(chǎng)食物進(jìn)行了分析，并通過(guò)開(kāi)展室內(nèi)攝食實(shí)驗(yàn)對(duì)分子分析的結(jié)果進(jìn)行了部分驗(yàn)證。結(jié)果表明，這兩種橈足類(lèi)的現(xiàn)場(chǎng)食物組成較傳統(tǒng)觀點(diǎn)更為廣泛和多樣化，該結(jié)果突

3、破了一些傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，具有新的發(fā)現(xiàn)。該研究也為深入開(kāi)展海洋生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能等研究提供了新的思路和研究手段。
　　1.橈足類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)食物的分子生物學(xué)檢測(cè)
　　為了探索建立研究橈足類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)攝食的方法，研究自然海區(qū)中橈足類(lèi)的食物組成信息，我們以核糖體小亞基基因（18S rDNA）為目標(biāo)序列，研究了包括膠州灣太平洋紡錘水蚤（現(xiàn)場(chǎng)采集固定樣品標(biāo)記為JZB-I_Oct）、青島近海中華哲水蚤（兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)樣品：YRE-I_May）在內(nèi)的黃渤海沿岸兩種常見(jiàn)橈足類(lèi)的現(xiàn)場(chǎng)食物組成。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)橈足類(lèi)樣品中出現(xiàn)的一些主要生物種類(lèi)和類(lèi)群進(jìn)行了分析與探討。主要結(jié)果和結(jié)論如下：
　　（1）豐富多樣的潛在食物組成：對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)橈足類(lèi)樣品（自然海區(qū)中采集后立即固定）基于非橈足類(lèi)（non-copepod）引物的分析顯示，共有包括硅藻（Diatoms）、甲藻（Dinoflagellates）、頜鞭目藻類(lèi)（Choanoflage

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

6、ata）、陸源松柏綱（Coniferopsida）與百合綱（Liliopsida）植物等近二十個(gè)門(mén)類(lèi)的生物被檢測(cè)出，另外還有若干序列僅辨認(rèn)到真核生物（Eukaryota）水平上，表明可能有未被鑒定識(shí)別的種類(lèi)也包含在橈足類(lèi)的食物類(lèi)群中。高度多樣化生物類(lèi)群的檢出顯示了基于non-copepod引物的分子生物學(xué)手段在測(cè)定橈足類(lèi)食物種類(lèi)和范圍上的強(qiáng)大效用和優(yōu)勢(shì)。
　　（2）對(duì)硅藻和甲藻攝食的差別：硅藻來(lái)源序列所占比例很小。對(duì)于中華哲水蚤來(lái)

7、說(shuō)，QD‐I_Jan中只有一條硅藻來(lái)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(lái)源序列所占比例（3.8%）明顯小于其在對(duì)應(yīng)水體樣品中的比例（21.7%）。中華哲水蚤的一個(gè)（QD‐I_Jun）樣品中沒(méi)有檢測(cè)到硅藻來(lái)源的序列，盡管其對(duì)應(yīng)水體樣品中有出現(xiàn)。以上結(jié)果表明，硅藻類(lèi)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(yuǎn)高于對(duì)應(yīng)水體樣品中的比例（13.0%），表明這兩種橈足類(lèi)可能對(duì)甲藻類(lèi)群有一定的攝食選擇性。
　?。?）水螅水母和櫛水母中某些類(lèi)群的普遍出現(xiàn)和優(yōu)勢(shì)地位：水螅水母和櫛水母中某些類(lèi)群的序列在所有現(xiàn)場(chǎng)橈足類(lèi)樣品中均出現(xiàn)，且均在各自樣品中占優(yōu)勢(shì)地位。QD‐I_Jan中為花水母（Anthomedusae）來(lái)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(lái)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(lèi)和水螅水母類(lèi)來(lái)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(lèi)群，很可能為球形側(cè)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(lái)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(lèi)總計(jì)占各自樣品的比例分別達(dá)65.4%和52.0%。我們對(duì)于水母類(lèi)的大量出現(xiàn)進(jìn)行了分析和探討，認(rèn)為中華哲水蚤和太平洋紡錘水蚤對(duì)這兩類(lèi)水母的攝食與海區(qū)中其分布和豐度密切相關(guān)，基于大小關(guān)系等考慮推測(cè)很可能是攝食其卵或浮浪幼蟲(chóng)。
　?。?）海洋真

11、菌及 Syndiniales類(lèi)甲藻在橈足類(lèi)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(diǎn)霉（Phoma）、Filobasidium和馬拉色菌（Malassezia）三個(gè)屬來(lái)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(gè)屬。橈足類(lèi)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(xué)方法的使用發(fā)現(xiàn)了更多與橈足類(lèi)相關(guān)的生物類(lèi)群，海洋真菌和Syndiniales類(lèi)甲藻便是其中的兩個(gè)類(lèi)群。它們均與橈足類(lèi)有著復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，雖然我們以研究橈足類(lèi)的攝食為目的，但認(rèn)為基于序列分析檢出的海洋真菌和Syndiniales甲藻與橈足類(lèi)真實(shí)的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系尚不能判定為簡(jiǎn)單的攝食與被攝食的關(guān)系，而需要借助其它手段進(jìn)行更加深入的研究。
　　（5）對(duì)水體中一些稀有類(lèi)群的攝食：有許多從來(lái)不被認(rèn)為是橈足類(lèi)食物的種類(lèi)出現(xiàn)在

13、non-copepod引物擴(kuò)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(shù)（Pinus）和黑麥草（Lolium）（占總樣品的7.4%）。另外，兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)中華哲水蚤樣品中均出現(xiàn)了大型藻類(lèi)，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(cè)這兩類(lèi)生物分別以花粉、孢子細(xì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

14、r>　　除了分析現(xiàn)場(chǎng)樣品外，我們還對(duì)膠州灣太平洋紡錘水蚤和青島近海中華哲水蚤活體進(jìn)行了饑餓處理及室內(nèi)攝食實(shí)驗(yàn)。鑒于現(xiàn)場(chǎng)橈足類(lèi)樣品中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，進(jìn)行了部分室內(nèi)攝食實(shí)驗(yàn)，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(lèi)提供動(dòng)物性餌料，如強(qiáng)壯箭蟲(chóng)（Sagitta crassa）的卵和咸水豐年蟲(chóng)（Artemia salina）的無(wú)節(jié)幼蟲(chóng)?；诜肿由飳W(xué)的檢測(cè)結(jié)果顯示太平洋紡錘水蚤對(duì)咸水豐年蟲(chóng)有攝食，沒(méi)有檢測(cè)到中華哲水蚤對(duì)強(qiáng)壯箭蟲(chóng)的攝食。用non-copepod引物分析攝食后橈足類(lèi)的基因組DNA，結(jié)果顯示，三角褐指藻和綠色巴夫藻在檢測(cè)到的食物類(lèi)群中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。這在一定程度上反映了室內(nèi)攝食實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的