中国海域赤潮物种多样性

遍布全球的赤潮问题近几十年来在我国海域愈演愈烈,成为我国海域最突出的生态灾害之一,严重威胁人类健康、生态安全和社会经济发展。随着研究的深入,我国海域越来越多的赤潮物种及隐存种得到鉴定,分类地位也经过不断修订,但是这些信息零散,不利于研究者系统认识和跟踪研究我国海洋赤潮物种。为此,文章整理了国内外赤潮物种研究资料,并参照联合国教科文组织全球有害藻华物种分类参考名单(2021年版,仅包括有毒赤潮物种)内容,完成了赤潮物种统计,共收录了341个赤潮物种,既包括有毒赤潮物种,也包括无毒赤潮物种。在这341个赤潮物种中,大部分(215种)在中国海域也得到鉴定,其中76个物种在所有主要海域都得到鉴定。近年来,基于通用分子标记(比如18S rDNA序列)的宏条形码分析被广泛应用于针对赤潮物种的鉴定和研究,成为研究赤潮物种组成及其时空动态变化的重要手段。然而,这341个赤潮物种中近30%的物种其18SrDNA序列尚未得到解析,严重限制了宏条形码方法的充分应用,是推行宏条形码分析中的重要瓶颈。全面构建赤潮物种分子标记可以促进宏条形码分析方法作为新一代海域生态调查分析技术,更好地将其应用于解析我国海域赤潮...     

珠江口及其邻近海域赤潮物种的生物多样性研究进展

珠江口是中国长江以南最大的河口,毗邻港珠澳地区,海域内营养盐含量丰富,浮游植物物种多样性高。伴随着珠江沿岸地区经济的飞速发展,珠江口海域富营养化问题日趋严重,导致赤潮灾害频发。许多研究学者已经对珠江口海域浮游植物,特别是赤潮物种进行了全面的调查研究。为了系统解读珠江口海域赤潮物种的组成和相对丰度的变化,本文利用公开发表的数据,对1985—2014年间珠江口海域的22个航次调查结果进行了比较分析。这些航次调查共鉴定和报道了428种浮游植物物种,包括硅藻270种、甲藻130种、绿藻门9种、蓝藻8种、定鞭藻5种、金藻4种、着色鞭毛藻1种和裸藻1种。这些浮游植物大多数还没有分子分析数据,只有不到三分之一（28.0%）物种的全长18S rDNA全长序列得到解析,表明分子标记的数据库还需完善。根据文献报道,这些浮游植物中有54种赤潮物种,包括中肋骨条藻、双胞旋沟藻、夜光藻、球形棕囊藻、米氏凯伦藻、洛氏角毛藻和铁氏束毛藻等物种。本综述对了解珠江口及其附近海域的有害藻华物种,以及解读珠江口及其附近海域宏基因组学及宏条形码分析结果提供了参考,可以促进比较研究不同海域浮游植物和赤潮物种的生物多样性。     

基于形态学和宏条形码技术的南海西沙群岛浮游动物多样性的比较分析

西沙群岛是我国南海陆地面积最大的群岛,海域广阔,拥有重要的战略地位与丰富的海洋资源。为了解该海域浮游动物组成与分布特征,本研究于2019年5月在西沙群岛14个岛礁站位开展多学科综合调查,并采用形态学方法和基于18S V9测序的宏条形码技术对浮游动物样本组成进行鉴定。结果显示,此次西沙调查站位浮游动物样本的主要种类包括桡足类、软甲纲和箭虫纲,这3个类别的物种在两种鉴定方法中均具有较高的相对丰度。14个站位浮游动物平均密度为707.53±378.34 ind/m³,各站位浮游动物丰度、物种组成及优势种存在差异。形态学方法共鉴定出11门17纲18目共86个物种,18S V9分子方法鉴定出22门46纲85目共233个操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs),分子鉴定的物种覆盖度更高,且代表性类群相对丰度和多样性指数在大部分站位与形态学鉴定结果呈现出显著相关性,表明宏条形码技术鉴定方法与形态学鉴定方法在评价海洋浮游动物多样性方面具有较好的可比性,在我国海洋浮游动物群落监测中具有较高的应用潜力。但由于目前浮游动物的分子鉴定方法仍处于初步发展阶段,相关技术手段仍不完善,仍需多种鉴定方法结合使用,以保证浮游动物多样性鉴定的准确性。     

青岛近海球形棕囊藻的宏条形码分析

自1997年球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)赤潮首次在我国南海海域暴发以来,该赤潮在我国南海和渤海的多个海域频繁暴发,表明球形棕囊藻在我国海域的分布比较广泛。尽管如此,在此之前开展的分类和生态调查研究均未发现我国海域球形棕囊藻的存在。近年来基于分子标记扩增和高通量测序的宏条形码分析检测到了球形棕囊藻,显示出宏条形码分析对球形棕囊藻鉴定的优势。然而,由于包括球形棕囊藻在内的定鞭藻的18S rDNA序列具有较高的G(Guanine,鸟嘌呤)C(Cytosine,胞嘧啶)含量等特点,导致针对球形棕囊藻的宏条形码分析结果在很大程度上依赖分子标记的选择或PCR扩增引物的选择。以青岛栈桥海域样本为研究对象,评估了扩增通用分子标记18S rDNA V4的两套常用PCR引物(即Stoeck引物和Song引物)对球形棕囊藻的宏条形码分析结果的影响,并利用Song引物对青岛近海2021年冬季突发性球形棕囊藻赤潮样本开展了宏条形码分析。分析发现不同引物对定鞭藻门物种的分析结果具有显著影响。利用Stoeck引物的宏条形码分析没有获得任何对应的定鞭藻的ASV(ampliconsequence...     

胶州湾海域浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究

胶州湾是我国一个典型的近海海湾,也是近海生态系统的缩影。历史上胶州湾海域赤潮频发,因此也是研究赤潮暴发机制(包括赤潮物种组成、时空动态变化及对环境因子响应)的理想实验场所。迄今,几代科学家对胶州湾浮游植物和赤潮物种开展了长期而系统的调查研究,获得了大量的研究成果。为了系统跟踪胶州湾海域浮游植物群落组成,尤其是赤潮物种的组成变化,解读基于分子标记的宏条形码分析结果,本文对近84年间(1936年-2019年)胶州湾海域涉及浮游植物调研的54个调查数据进行了系统的统计和比较分析。文献共报道了549种浮游植物,包括硅藻326种、甲藻164种、绿藻21种、金藻9种、隐藻9种、淡色藻6种、定鞭藻5种、蓝藻3种、黄藻3种、下睫虫2种、裸藻1种和针胞藻1种。其中只有不到一半(40.29%)的浮游植物的全长18S rDNA序列得到解析,表明分子标记数据库需要继续完善,促进宏条形码分析的有效应用。胶州湾海域的优势浮游植物随时间发生了较大变化,但是甲藻与硅藻数目的比例没有显著的变化。统计表明,胶州湾共鉴定到153种赤潮物种,包括硅藻79种、甲藻67种、定鞭藻2种、金藻2种、淡色藻1种、黄藻1种和针胞藻1种。胶州湾海域典型的优势赤潮物种包括中肋骨条藻、短角弯角藻、旋链角毛藻、加氏星杆藻、日本星杆藻、星脐圆筛藻和尖刺拟菱形藻。本文通过系统综述胶州湾浮游植物和赤潮物种的生物多样性,为利用宏条形码和宏基因组等方法跟踪研究胶州湾和其他海域的浮游植物和赤潮物种的演化奠定了基础。     

2021～2022年荣成海域多相赤潮的分子鉴定

山东半岛濒临渤海和黄海,海岸带复杂,海岸线长,近岸海域赤潮事件频发。然而,由于部分赤潮物种的形态难以识别,或易降解不稳定,加上形态鉴定专业要求高,导致致灾赤潮物种未得到准确鉴定。2021年11月至2022年4月间山东荣成海域海带养殖区暴发严重赤潮事件,面积达1 440 km²,导致海带白化、溃烂,造成严重经济损失。对该海域水样固定样本的观察鉴定到两种致灾赤潮物种,红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)和多纹膝沟藻(Gonyaulax polygramma),二者均为山东近海常见的致灾赤潮物种。该研究通过对赤潮样本中活体单细胞的显微观察和单细胞测序分析,根据藻细胞形态特征与分子标记序列相似性鉴定到三种优势致灾赤潮物种,包括红色赤潮藻、多纹膝沟藻和灰白下沟藻(Katodinium glaucum)。其中灰白下沟藻由于在固定过程中不稳定而较少得到鉴定。对该赤潮海域水样开展宏条形码分析,除了发现上述三种致灾赤潮物种外,还发现了另外一个致灾赤潮物种纺锤环沟藻(Gyrodinium fusiforme)。纺锤环沟藻也由于在固定过程中不稳定而较少得到鉴定。由此可见,...     

中国海洋浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展(三):南海

中国南海是世界上最大的边缘海之一,位于印太交汇区的北端。独特的地理环境和气候条件使其生态环境极其复杂,使得南海海域的赤潮具有特殊性和典型性。近20年来,南海赤潮现象呈攀升态势,对水产养殖业、滨海旅游业、海洋生态系统及人类健康都有着严重的危害。为了系统了解南海海域浮游植物,尤其是赤潮物种的种类组成、相对丰度及年际变化,本文对近30年间(1987—2018)南海海域涉及浮游植物调研的44个航次数据进行了统计和比较分析,共记录到500种浮游植物、65个鉴定到属的未定种和1个未定类的三深碎裂藻。其中,硅藻(289种和37个未定种)和甲藻(186种和21个未定种)占绝大多数,包括赤潮物种149种。其中大部分浮游植物尚未得到系统的分子鉴定。比较发现不同航次报道的物种数目相差较大,种类相似度不高,硅藻和甲藻的相对优势地位无明显演替现象。南海海域最常见的赤潮物种以硅藻为主,包括菱形海线藻、中肋骨条藻、洛氏角毛藻、尖刺拟菱形藻、柔弱拟菱形藻、球形棕囊藻、夜光藻和锥状斯氏藻。本文将为比较研究不同海域赤潮物种的生物多样性,解读宏基因组学及宏条形码分析结果提供参考。     

东海米氏凯伦藻水华中中华哲水蚤的选择性摄食

提要为评估中型浮游动物选择性摄食对有害藻华发展进程的影响,应用一种新的结合Frost直接摄食法和Landry稀释法的现场培养方法,于2005年4月27日—6月5日在东海有害藻华高发区的6个典型站位进行了中华哲水蚤(Calanus sinicus)对浮游植物和微型浮游动物摄食速率的研究。比较了中华哲水蚤对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)摄食习性的差异,并评估了其摄食在水华进程中的作用。研究结果表明,中华哲水蚤对有害藻华物种存在摄食选择性和摄食速率的阈值。当自然水体中米氏凯伦藻细胞丰度达到157cells/ml和具齿原甲藻细胞丰度达到981 cells/ml时是中华哲水蚤由偏好趋于排斥摄食的阈值。当自然水体中米氏凯伦藻细胞丰度达到176 cells/ml时,中华哲水蚤对其停止摄食。米氏凯伦藻有害藻华发生区中华哲水蚤对具齿原甲藻的无选择性滤食以及对米氏凯伦藻的排斥摄食行为,影响水华进程,最终导致水华物种向米氏凯伦藻方向演替。     

胶州湾海域浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展

胶州湾是我国的一个典型近海海湾,也是近海生态系统的缩影。历史上胶州湾海域赤潮频发,因此也是研究赤潮暴发机制(包括赤潮物种组成、时空动态变化及对环境因子响应)的理想实验场所。迄今,几代科学家对胶州湾浮游植物和赤潮物种开展了长期而系统的调查研究,获得了大量的研究成果。为了系统跟踪胶州湾海域浮游植物群落组成,尤其是赤潮物种的组成变化,本文对近84年间(1936—2019年)胶州湾海域涉及浮游植物调研的54个调查数据结果进行了系统的统计和比较分析。文献共报道了549种浮游植物,包括硅藻326种、甲藻164种、绿藻21种、金藻9种、隐藻9种、淡色藻6种、定鞭藻5种、蓝藻3种、黄藻3种、下睫虫2种、裸藻1种和针胞藻1种。其中只有不到一半(40.29%)的浮游植物的全长18S rDNA序列得到解析,表明分子标记数据库需要继续完善,促进宏条形码分析的有效应用。胶州湾海域的优势浮游植物随时间的推移发生了较大变化,但是报道的甲藻与硅藻物种数的比例没有显著的变化。统计表明,研究者在胶州湾共鉴定到153种赤潮物种,包括硅藻79种、甲藻67种、定鞭藻2种、金藻2种、淡色藻1种、黄藻1种和针胞藻1种。胶州湾海域的典型优势浮游植物均为赤潮物种,包括中肋骨条藻、短角弯角藻、旋链角毛藻、加氏星杆藻、日本星杆藻、星脐圆筛藻和尖刺拟菱形藻,其中短角弯角藻和中肋骨条藻是胶州湾海域的"常驻"赤潮物种。本文通过系统综述胶州湾浮游植物和赤潮物种的生物多样性,为利用宏条形码和宏基因组等方法跟踪研究胶州湾和其他海域的浮游植物和赤潮物种的演化奠定了基础。     

有害藻华数据分析与可视化平台的设计

有害藻华是海洋中最为常见的一类生态灾害问题,对养殖业、旅游业和公众健康等造成了严重威胁,也给海洋管理带来了巨大的挑战。近年来,与有害藻华相关的生物、化学、水文、气象等观测数据以及有害藻华发生记录等统计数据不断积累,统计学方法、地理信息系统(Geographic Information System, GIS)等数据分析方法也在快速发展,为深入挖掘有害藻华时空演变特征、提高有害藻华监测预警水平奠定了重要基础。该研究综合应用数据库、地理信息系统及可视化技术,设计了一套集有害藻华多源异构数据管理、分析与可视化为一体的综合平台,能够实现对有害藻华相关数据的存储和动态关联,并集成了空间分析方法,实现了数据和分析产品的可视化。该研究以渤海有害藻华长期时空演变特征探究为案例,展示了该平台在有害藻华数据分析与可视化方面应用效果。该平台可望为公众科普、科学分析和政府决策等提供支撑。     

我国近海有毒藻和藻毒素问题的研究现状与展望

海洋中的一部分微藻能够产生藻毒素,导致鱼、贝类等养殖动物染毒或死亡,甚至危及人类健康和海洋生态安全。近20年来,随着对有害藻华(Harmful algal bloom, HAB)问题关注程度的不断提高和研究手段的快速发展,对我国近海有毒藻和藻毒素的认识也在不断深入。本文针对常见的几类藻毒素,从贝类中藻毒素污染状况、毒素来源、有毒藻藻华状况等角度,对我国当前相关研究工作进展进行了综述。大量研究表明,麻痹性贝毒毒素(paralytic shellfish toxins, PSTs)和腹泻性贝毒毒素(diarrhetic shellfish toxins, DSTs)在我国近海最为常见,其中,麻痹性贝毒主要由有毒亚历山大藻(Alexandrium spp.)产生,产毒藻种常见于南海海湾、福建沿海、长江口邻近海域、海州湾、北黄海和秦皇岛近海等,中毒事件也时有发生。常见的大田软海绵酸、扇贝毒素等腹泻性贝毒毒素多由鳍藻(Dinophysis spp.)产生,我国近海贝类沾染藻毒素的现象也非常常见。近年来,随着高效液相色谱和质谱技术的发展,在我国近海发现了越来越多的有毒藻和藻毒素。在对文献进行综合分析的基础上,简单探讨了有毒藻与藻毒素对海产品食品安全的影响及风险,以及未来研究发展方向。     

中国沿海球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)的分类、分布及其藻华

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)是全球海洋广泛分布的有害藻华种类。1997年10月,中国东南沿海首次暴发了此种藻类的大规模藻华,其后陆续在福建、广东、广西、海南、河北及天津等省市沿海暴发多起同种藻华。中国近海的球形棕囊藻藻华呈现两大独有的特点,即藻类囊体较大(可达3厘米),以及藻华可毒害养殖业。历经20多年,球形棕囊藻在中国沿海已从一个"藻华新记录种"变成了"藻华常见种"。值得注意的是, 2014年以来,广西北部湾海域棕囊藻藻华肆虐,威胁核电冷源安全,受到了社会高度关注,也对球形棕囊藻藻华的研究提出了新的挑战与要求。针对这一生态灾害的最新发展趋势,本文总结了20年来中国球形棕囊藻及其藻华灾害的发生与发展状况,分别就棕囊藻的分类、生活史特征、营养特性、藻华形成的环境驱动因素、生态毒理等诸多方面开展简要综述,冀望为棕囊藻藻华的研究及防治提供基础资料及思路。     

海洋生态预报的研究进展与发展应用

从介绍海洋生态预报的概念和作用开始,根据赤潮、绿潮、水母暴发、珊瑚白化等海洋生态灾害的致灾种类和涉及的富营养化、低氧和致病菌等灾害指标,阐述了国内外近年来海洋生态预报的研究进展,进而探讨了河口区、陆架海以及全球大洋等不同海域差异所涉及的海洋生态预报的发展应用,论述了经验预报、统计预报和数值预报等海洋生态预报的国内外研究进展与实际应用,最后展望提出海洋生态预报在未来发展中面临的挑战和亟需解决的关键科学问题。     

现代测序技术及其在海洋生物研究中的应用

总结了目前常用的几种DNA测序技术原理、特点及其在海洋生物中的应用.展望了新技术的发展方向,以及对海洋生物研究的影响.DNA测序技术的快速发展,必将对海洋生物基础研究产生重要推动作用,为分子育种技术的发展提供基础支持,加快重要海水经济物种的新品种培育进程.     

海洋有害藻华研究进展

浮游植物不仅是食物链的基础环节,也在生物地球化学循环中起着重要作用。然而,某些种类在一定条件下会过度增殖富集形成有害藻华(因造成水色变为红、绿、褐、金等颜色,所以俗称为赤潮、绿潮、褐潮、金潮等),结果严重影响当地经济、海洋生态系统、全球生物地球化学循环甚至人类健康。近年来,随着水体富营养化、全球气候变化等现象加剧,有害藻华(Harmful Algal Bloom,HAB)的暴发规模和频次呈逐年增加趋势,且相关研究已成为环境生态学领域的热点。本文主要以典型海洋HAB生物为线索,从物种分布、生物监测、主要影响因素、分子机制及防治等方面概述了近十年HAB的主要研究进展,总结了现有研究的优点和不足,并对未来HAB研究做了相关展望。近十年的研究进展主要体现在:(1)不断有新的HAB物种被发现或鉴定,HAB藻类系统分类也不断被更新;(2)鉴定、检测方法包括DNA分析、生物传感器研发应用等有较大改进;(3)藻类毒素生物合成通路的研究有一定进展;(4)在HAB生态学与海洋学研究持续发展的基础上,分子机制及现代组学发展较迅速。然而, HAB发生的关键环境诱因和生物学(特别是生化与分子)机制仍然不是很清楚,缺乏一个可用来预测HAB暴发的关键因子。笔者认为,一方面是因为HAB的复杂性、种类及生态系统的特异性,另一方面是研究缺乏系统性与完整性。因此未来有必要加强对每一个重要的HAB原因种开展系统、持续的研究,类似于生物科学领域里的模式种研究,并且有必要开展综合性的研究,如实验室单种培养、中尺度模拟及现场生态研究相结合,整合现代组学、传统生理生态学和现场实时连续观测等技术。     

孢囊及其与赤潮爆发关系的研究进展

某些藻类(特别是甲藻),在不适宜生长的恶劣环境条件下能形成休眠孢囊。孢囊下沉到海底,以渡过不良的生存条件。一旦环境条件适宜,孢囊就大量萌发形成浮游细胞和优势群体,从而诱导赤潮的形成。简述了当前国际上对孢囊研究的最新进展,从孢囊和营养细胞相互转化的角度探索了孢囊与赤潮形成的关系,以及分子生物学技术在赤潮生物及其孢囊的定性、定量及赤潮发生监测中的应用。