南海4种珊瑚附生可培养真菌多样性分析

本研究利用从南海采集的4种珊瑚分离附生真菌,并通过菌株的分类鉴定及系统发育分析获得珊瑚附生可培养真菌的多样性信息.选用酵母麦芽糖琼脂培养基(YM)、马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)、马丁氏培养基(Martin)、察氏琼脂培养基(CDA)和孟加拉红培养基(RBM)等5种培养基,采用平板涂布法培养分离附生真菌,基于ITS-rRNA基因序列对真菌菌株进行鉴定和系统发育分析.从4种珊瑚上共分离获得10个属的120株真菌,分别是:青霉属(Penicillum)56株、曲霉属(Aspergillus)25株、枝顶孢属(Acremonium)2株、枝孢属(Cladosporium)5株、毕赤酵母属(Meyerozyma)14株、隔孢伏革属(Peniophora)2株、拟茎点霉属(Phomopsis)1株、裂褶菌属(Schizophyllum)1株、梗孢酵母属(Sterigmatomyces)13株、篮状菌属(Talaromyces)1株.通过对不同珊瑚品种分离获得的附生真菌的比较,发现小叶鹿角珊瑚(Acropora microphthalma)和花鹿角珊瑚(Acropora floride)上分离到的菌株多样性最高,包含6属10种.进一步的分析发现不同珊瑚样品上真菌种类分布有较大差异,隔孢伏革属和裂褶菌属真菌均分离自小叶鹿角珊瑚,梗孢酵母属和篮状菌属均分离自角孔珊瑚(Goniopora sp.),扁脑珊瑚(Platygyra sp.)上则分离到拟茎点霉属.同时还发现不同培养基分离真菌的能力不同,YM培养基分离的菌株最多,CDA培养基分离真菌的多样性最多.以上的研究结果表明,南海珊瑚上存在大量且丰富的真菌资源,可以为后续生物活性物质的开发利用提供良好的菌种资源.     

南海东北部冷泉区末次冰期沉积间断及其成因

对南海东沙海域冷泉区DH-CL10和DH-CL5柱状样开展AMS14C年代学、高分辨率底栖有孔虫和沉积物同位素以及沉积学研究。结果表明:DH-CL10柱状样在全新统底部574 cm处出现沉积间断,间断面相邻沉积物AMS14C年龄分别为9 850/(9 680~9 950) cal.aBP和27 610/(27 500~27 700) cal.aBP,相当于MIS2期和部分MIS3期的沉积缺失。底栖有孔虫Uvigerina bifurcata的δ13C值为-0.37‰~-1.91‰,平均值为-1.11‰,沉积物全岩碳同位素值为-22.7‰~-23‰,均为正常的碳同位素值。尽管该柱状样未发现天然气水合物分解释放的地球化学证据,但相邻的DH-CL5柱状样相当于其所缺失的部分沉积中的自生碳酸盐岩和沉积物的δ13C负偏明显,分别为-55.24‰和-25.9‰~-27.9‰,表明与天然气水合物分解有关。推断DH-CL10柱状样沉积间断所缺失的沉积物可能记录了天然气水合物分解的证据,且沉积间断主要出现在末次盛冰期低海平面,与天然气水合物易分解的时间相吻合,因此,沉积间断的形成可能主要与下伏天然气水合物的分解导致沉积物的滑塌有关。     

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)4 个群体遗传多样性的 ISSR 分析

采用ISSR分子标记对中国沿海4个厚壳贻贝群体进行遗传多样性和遗传结构分析,筛选出13条引物对4个群体120个样品共扩增出192个清晰的扩增位点,其中多态位点188个,多态位点百分率为97.92%,在物种水平上遗传多样性较为丰富。群体遗传多样性结果表明,PPL在81.77%—89.58%之间,H在0.2950—0.2818之间,I在0.4213—0.4447之间,其中福州群体多样性指数最低,温州群体最高。4个群体间GST为0.1519,Nm值范围介于3.0576—5.9714之间,AMOVA分析显示遗传变异主要来自群体内个体间。群体间遗传距离和聚类分析显示,温州群体和宁德群体首先聚为一支,再与舟山群体聚类,最后与福州群体聚在一起。表明地理位置较远的群体,遗传距离也较大,地理距离和遗传距离一致。     

紫贻贝(Mytilus edulis)养殖群体的遗传多样性及遗传结构分析

基于线粒体DNA的COⅢ基因序列对我国沿海重要经济贝类紫贻贝3个养殖群体(烟台、乳山、东极)的遗传多样性和遗传结构进行了研究。由PCR扩增获得32个体的COⅢ基因750bp的部分序列,其多态性遗传参数统计显示,32个个体共检出18个单倍型,总群体单倍型多样性指数(Hd)为0.946,核苷酸多样性指数(Pi)为0.0207,平均核苷酸差异数(K)为15.316,三个群体均显示出较丰富的遗传多样性。遗传分化系数(Fst)表明,东极群体与烟台群体及乳山群体已明显分化,而烟台群体和乳山群体间无遗传分化,并且存在着较大的基因流。     

贻贝(Mytilus edulis)的核型与减数分裂

利用体内注射ＰＨＡ和秋水仙素的方法，以锶和生殖腺为材料，对贻贝ＭｙｔｉｌｕｓｅｄｕｌｉｓＬｉｎｎａｅｕｓ的核型和减数分裂进行了观察分析，结果为，二倍体数２ｎ＝２８，核型为１０ｍ＋１２ｓｍ＋６ｓｔ，ＮＦ＝５０。没有发现异形性染色体，贻贝的减数分裂与其他动物类似，也没有发现异形染色体的特殊行为。     

基于线粒体COⅢ基因分析厚壳贻贝(Mytilus coruscus)养殖群体遗传多样性

基于线粒体DNA的COⅢ基因序列对我国沿海重要经济贝类厚壳贻贝3个养殖群体(温州、宁德、福州)的遗传多样性和遗传结构进行了分析。由PCR扩增获得23个体的COⅢ基因787bp的部分序列,其多态性遗传参数统计显示,23个个体共检出21个单倍型,总群体单倍型多样性指数(Hd)为0.978,核苷酸多样性指数(Pi)为0.01045,平均核苷酸差异数(K)为8.534,三个群体均显示出较丰富的遗传多样性。遗传分化系数(Fst)表明,福州群体与宁德群体和温州群体间有一定程度的遗传分化,而宁德群体和温州群体间无遗传分化。     

南海北部烟囱状冷泉碳酸盐岩的沉积环境分析

对南海北部陆坡具有圈层结构的烟囱状冷泉碳酸盐岩的岩石学、矿物学和地球化学特征进行了研究,结果表明:烟囱内外层具有明显不同的特征,内层碳酸盐含量比外层高,内层的碳酸盐矿物也更富含MgCO3,并且矿物颗粒较大,结晶程度较高;外层的铝、硅等陆源碎屑元素比内层含量高。内外层的碳、氧同位素也具有明显差别。对于研究的两个样品,内层的δ13 C分别为-40.80×10-3和-31.27×10-3,δ18 O分别为2.67×10-3和2.00×10-3,而外层的δ13 C分别为-31.26×10-3和-30.99×10-3,δ18 O分别为0.48×10-3和1.85×10-3。结合前人在该区域附近的研究结果认为,烟囱状碳酸盐岩具有内层比外层相对较负δ13C和较为富集δ18 O的特征。1mm间隔取样的δ13C和δ18 O剖面变化与烟囱状碳酸盐岩的圈层结构吻合较好,由外层至内层δ13C的变化范围为-27.50×10-3～-32.05×10-3,δ18 O的变化范围为0.78×10-3～2.34×10-3。外层6mm的δ13 C和δ18 O具有明显的负线性相关,相关系数r2为0.996 7。根据上述特征,讨论了渗漏甲烷流体的性质、扩散机制及对沉积环境的影响,推测具有圈层结构的烟囱状碳酸盐岩是由单一渗漏通道形成的,生长顺序有待进一步定年证实。烟囱外部6mm受海水影响较大。研究结果对于恢复南海北部陆坡甲烷渗漏系统、建立冷泉和热泉之间的联系具有一定意义。     

南大西洋热液区盲虾虾鳃可培养附生菌多样性分析

对来自于南大西洋洋中脊(SMAR)的盲虾Rimicaris sp.虾鳃中的附生好氧菌及厌氧菌进行了富集培养,共分离得到14株低温好氧菌和2个稳定的厌氧富集菌群.通过对好氧菌的16S rDNA序列系统发育分析,发现14株低温分离菌株分别属于海源菌(Idiomarina)、海杆菌(Marinobacter)、涅斯捷连科氏菌(Nesterenkonia)、赤杆菌(Erythrobacter)、盐单胞菌(Halomonas)、交替单胞菌(Alteromonas)、嗜冷菌(Psychrobacter)、Mesonia8个属,其中9株属于变形菌门(2株属于α-变形菌纲,占总菌株数的14.3％;7株属于γ-变形菌纲,占总菌株数的50.0％).对2个厌氧富集菌群的16S rDNA文库的39个阳性克隆子进行分析,获得2种基因型,分别为γ-变形菌纲的产碱杆菌属(Alcaligenes)和β-变形菌纲的嗜麦芽寡营养单胞菌属(Stenotrophomonas).结果表明,南大西洋洋中脊盲虾虾鳃附生菌类型较为丰富,对于附生菌的研究能够更加全面的认识盲虾与附生菌之间的相互作用.     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

柄海鞘共附生细菌的分离培养与系统发育多样性研究

通过纯培养和16SrRNA基因序列的相似性比对,并构建系统发育树对威海海域柄海鞘共附生细菌的多样性进行了研究。用2216E培养基从柄海鞘样品中分离到78株细菌,通过形态学特征和TCBS培养基选择性筛选后,选取30株具有代表性的菌株进行了16SrRNA基因测序和基于16SrRNA基因序列的系统发育多样性分析。结果表明,30株菌株分别属于细菌域的4个系统发育类群(Actinobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes,Gro-teobacteria)的11个科,11个属。根据16SrRNA基因序列,大多数菌株与其系统发育关系最密切的模式菌株之间存在一定的遗传差异(16SrRNA基因序列相似性为91.82%～98.93%)。其中菌株HQW7,HQYD1,HQWD4,HQE1和HQE2与相关模式菌株的16SrRNA基因最高相似度仅分别为91.82%,92.51%,92.99%,93.52%,93.87%,这5株菌可能代表新的分类单元。威海海域柄海鞘共附生细菌存在着较为丰富的物种多样性和系统发育多样性,并可能存在新的物种。     

南海东北部陆坡结核成因及对冷泉活动的指示

本文对2018年利用“海龙Ⅲ”ROV在南海东北部陆坡采集到的多金属结核样品进行了矿物学和地球化学分析。结果表明研究区结核以棒状为主,具有2层结构。结核外层的矿物学和元素组成特征与水成型多金属结核较为相似。结核内层多发育孔洞,以针铁矿为主,有黄铁矿残余,Fe、As元素含量高,Mn、REE等元素含量低。NH-2结核样品内部的碳酸盐组分的全岩δ¹³C为-30.91‰。所研究结核样品的早期形成过程与冷泉活动密切相关,结核生长后期冷泉活动停止或是减弱,在等深流作用下结核黄铁矿被氧化成针铁矿,之后锰铁氧化物继续在结核外部生长。     

南海北部冷泉平端深海偏顶蛤的主要生化成分及其与热液和近岸种的对比研究

Bathymodiolus属贻贝是广泛分布于全球深海冷泉和热液生态系统的优势种,在深海化能生态系统的物质循环和能量流动中起着重要作用。本文以我国南海北部冷泉的主要优势种平端深海偏顶蛤(Bathymodiolus platifrons)为研究对象,采用常规生化测定方法,研究了其主要生化成分和氨基酸组成的特征,并就特定组织中主要生化成分的含量与生活在热液区的平端深海偏顶蛤和近岸的远东偏顶蛤(Modiolus kurilensis)进行了对比。结果表明,南海冷泉平端深海偏顶蛤软体部含水量84.28%,粗蛋白含量7.18%,粗脂肪含量1.23%,糖类含量2.75%,与已报道的深海贝类组成相近。虽然主要生化成分含量在3种贻贝的鳃、外套膜、闭壳肌和消化腺4个组织中总体差异不大,但是冷泉平端深海偏顶蛤和热液平端深海偏顶蛤的外套膜糖类含量(25.20%、30.66%)显著高于远东偏顶蛤(6.97%,P0.05),这表明平端深海偏顶蛤的主要储存物质为外套膜中的糖类。在氨基酸组成上,冷泉平端深海偏顶蛤鳃中氨基酸总量为44.55%(干质量),外套膜中为34.83%(干质量),其中必需氨基酸分别占比41.73%和40.52%,总体与其他贝类相似。然而,在平端深海偏顶蛤中,与渗透压调节相关的甘氨酸和与硫代谢相关的牛磺酸含量较高,这与其适应深海高盐度高硫化氢浓度的环境相关。综上所述,南海冷泉平端深海偏顶蛤在常规生化组分和氨基酸组成上与近岸常见双壳类具有一定差异,这些差异与其特殊生境的关系还需要更加深入的研究。     

鄂霍次克海冷泉沉积物真核生物多样性的初步研究

从鄂霍次克海沉积物样品中提取总基因组DNA,进行核糖体rRNA基因内转录间隔区(ITS)的扩增,构建克隆文库并进行测序,对该环境下真核生物的多样性进行了初步研究。结果发现,该环境下的真核生物具有较高的多样性,主要为3大类,真核藻类、真菌和微型浮游动物。藻类和微型浮游动物的组成与前人在该海域浮游生物生态学的研究相吻合,而真菌群落具有较高的多样性,这为该区域真核生物多样性、所参与的生物地球化学过程及生态学意义的研究奠定了基础。     

Using sediment geochemistry to infer temporal variation of methane flux at a cold seep in the South China Sea

Release of methane from the seafloor throughout the world's oceans and the biogeochemical processes involved may have significant effects on the marine sedimentary environment. Identification of such methane release events in marine sediment records can hence provide a window into the magnitude of ancient seeps. Here, we report on analysis of the geochemical composition of samples in a 12.3 m long sediment core (DH-5) collected from a seep site in the South China Sea (SCS). Our aim has been to investigate whether the evidence for the presence of methane release event within sediments is discernible from solid-phase sediment geochemistry. We show that sedimentary total sulfur (TS), δ³⁴S values of chromium reducible sulfur (δ³⁴S_CRS) along with total organic carbon (TOC) and total inorganic carbon (TIC) content can be used to infer the presence of methane release events in cold seep settings. At least three methane release events were identified in the studied core (Unit I at 400–550 cm, Unit II at 740–820 cm, and Unit III at 1000–1150 cm). According to the characteristic of redox-sensitive elements (eg., Mo, U and Mn), we suggest that methane flux has been changed from relatively high (Unit I) to low (Unit II and III) rates. This inference is supported by the coupled occurrence of ³⁴S-enriched sulfides in Unit II and III. AMS ¹⁴C dates from planktonic foraminifera in Unit I suggest that high methane flux event occurred at ∼15.4–24.8 kyr BP, which probably resulted in locally-focused aerobic methane oxidation. Overall, our results suggest that TS, TOC, TIC and δ³⁴S_CRS have potential for identifying present and fossil methane release events in marine sediments.     

冷泉羽状流多波束水体声学探测技术与应用

海底冷泉作为地球水圈与下伏岩石圈之间物质和能量交换的重要场所,其广泛发育于主动大陆和被动大陆边缘、深海扩张中心、汇聚板块边界、弧前盆地、断层以及泥火山发育区等区域。研究海底冷泉对于海洋工程安全、天然气水合物开发、海洋油气勘探、全球气候变化、碳循环和极端生物群落等方面具有重要意义。本文在系统总结海底冷泉探测技术方法的基础上,重点阐述了多波束水体声学探测技术及海底冷泉羽状流特征反演方法,对海底冷泉系统探测技术方法完善和应用具有重要意义。     

冷泉系统研究国际发展态势分析

以Web of Science信息平台的SCIE数据库为数据源,利用文献计量方法,分析国际冷泉系统研究的年度变化、期刊分布、主要研究国家、机构的影响力及合作情况以及国际研究热点领域。研究结果发现:国际冷泉系统研究论文产量一直呈增长趋势;美国论文产出数量最多、合作中心性最强。德国亥姆霍兹国家研究中心联合会发文最多。中国近三年发文比例和第一国家发文比例均排名第一,其中发文最多的机构为中国科学院。微生物甲烷厌氧氧化、冷泉区生物多样性以及冷泉碳酸盐岩的矿物学和地球化学是研究热点。     

Rare earth elements in cold seep carbonates from the southwestern Dongsha area,northern South China Sea

The circulation of methane-rich fluids at cold seeps often leads to the precipitation of seep carbonates close to the seafloor along continental margins, which can be used as records of past fluid seepage. Rare earth element (REE) concentrations in seep carbonates have been used to trace fluid sources and provide information on associated biogeochemical processes at cold seeps. The REE concentrations of a series of carbonates collected from cold seeps in the southwestern Dongsha area of the northern South China Sea are analyzed in this study. The total REE contents (ΣREE) of the seep carbonates analyzed show a wide variation from 17 ppm to 523 ppm with an average ΣREE value of 54 ppm, which are higher than the typical marine carbonate values of ∼28 ppm commonly reported and also higher than those of the carbonates from other cold seep areas. A positive correlation between Fe–Mn content and ΣREE was observed. These results suggest that the seep carbonates of this study were primarily controlled by the methane-derived fluid from which they precipitated. The Fe-rich dolomite and siderite, which are the main components of the carbonates, are responsible for the enrichment of the REE. A slight positive Ce anomaly observed in the shale-normalized REE patterns of the studied seep carbonates suggests that they formed in anoxic conditions, and the correlations between Ce/Ce* and La_N/Sm_N, Ce/Ce* and Dy_N/Sm_N, Ce/Ce* and ΣREE further reveal that the REE characteristics of most seep carbonate samples preserve the original redox conditions in which they precipitated and late diagenesis has had little effect on the REE. However, the REE characteristics of sub-samples DS2-2B, DS1-6A and DS1-7A are very different from those of the other sub-samples, indicating a greater impact of late diagenesis and post-oxidation favored REE enrichment.     

Multi-beam and seismic investigations of the active Haima cold seeps,northwestern South China Sea

To confirm the seabed fluid flow at the Haima cold seeps, an integrated study of multi-beam and seismic data reveals the morphology and fate of four bubble plumes and investigates the detailed subsurface structure of the active seepage area. The shapes of bubble plumes are not constant and influenced by the northeastward bottom currents, but the water depth where these bubble plumes disappear (630–650 m below the sea level) (mbsl) is very close to the upper limit of the gas hydrate stability zone in the water column (620 m below the sea level), as calculated from the CTD data within the study area, supporting the “hydrate skin” hypothesis. Gas chimneys directly below the bottom simulating reflectors, found at most sites, are speculated as essential pathways for both thermogenic gas and biogenic gas migrating from deep formations to the gas hydrate stability zone. The fracture network on the top of the basement uplift may be heavily gas-charged, which accounts for the chimney with several kilometers in diameter (beneath Plumes B and C). The much smaller gas chimney (beneath Plume D) may stem from gas saturated localized strong permeability zone. High-resolution seismic profiles reveal pipe-like structures, characterized by stacked localized amplitude anomalies, just beneath all the plumes, which act as the fluid conduits conveying gas from the gas hydrate-bearing sediments to the seafloor, feeding the gas plumes. The differences between these pipe-like structures indicate the dynamic process of gas seepage, which may be controlled by the build-up and dissipation of pore pressure. The 3D seismic data show high saturated gas hydrates with high RMS amplitude tend to cluster on the periphery of the gas chimney. Understanding the fluid migration and hydrate accumulation pattern of the Haima cold seeps can aid in the further exploration and study on the dynamic gas hydrate system in the South China Sea.     

热液和冷泉10种无脊椎动物基因组大小测定及比较

基因组大小(或称C值)作为生物单倍体细胞中全套染色体的DNA总量,在一定程度上是恒定的,因而C值可以作为生物物种的一个特定参数。深海热液和冷泉为更好地理解C值与不同环境之间的关系提供了一个特征性的模型。本文采用流式细胞术,测定了来自热液和冷泉环境中的10种深海无脊椎动物的C值,其分布范围从0.87 pg到12.28 pg,其中,相比于软体动物和多毛类,甲壳生物基因组大小及变异均较大。对比热液和冷泉两个群落中共有种(深海偏顶蛤Bathymodiolus platifrons、柯氏潜铠虾Shinkaia crosnieri以及长角阿尔文虾Alvinocaris longirostris)的基因组大小,发现C值差异并不显著。同时,综合已有的数据,对深海化能极端环境与其他环境条件下的物种C值进行对比分析,结果显示深海化能极端环境下生物的基因组大小并没有发现明确的变化趋势。     

黄海冷水团附近沉积物中的趋磁细菌及磁小体的特性研究

对黄海冷水团附近海域的沉积物进行了富集、荧光显微镜观察、电镜观察,并对其中大小均匀、形状规则的高密度颗粒进行了能谱分析。结果显示,在黄海冷水团附近有趋磁细菌和磁小体的存在。