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涠洲岛造礁石珊瑚共生体系对异常温度胁迫响应的实验研究

2020-12-08阅读(528)

涠洲岛造礁石珊瑚共生体系对异常温度胁迫响应的实验研究

论文摘要

在当今全球变暖的气候背景下,全球珊瑚发生了大面积损失共生虫黄藻而变白的生态现象（白化）。虫黄藻等珊瑚共生体对异常温度的响应特征因珊瑚种类、珊瑚礁区域等不同而有所差异,但对其中的机理仍不清楚。本文通过室内模拟实验,对采自涠洲岛的4种造礁石珊瑚（Acropora cytherea、Echinophylliaaspera、Favites halicora和Pavonaminuta）进行异常温度急性胁迫,从微观的三个方面探究珊瑚响应高温环境胁迫（Thermal stress:TS）和低温环境胁迫（Cold stress:CS）的关键共生微生物群落的变化和宿主珊瑚的差异代谢产物分析。从温度胁迫实验中提取80个珊瑚共生体DNA样本和6组代谢样本,利用16S rRNA和ITS2高通量测序技术,调查和分析样本中细菌和虫黄藻的多样性和其群落结构,比较其在不同温度下的差异;同时利用LC-MS技术分析宿主珊瑚在不同温度下的差异代谢产物,探究珊瑚宿主在温度胁迫的代谢变化。结果表明:（1）4种珊瑚中,F.halicora对异常温度的耐受性最强,A.cytherea最差。经过珊瑚共生细菌多样性分析发现,珊瑚共生细菌的多样性越高,其对异常温度的耐受性越好。同时,珊瑚耐受性也受到珊瑚共生细菌群落稳定性的影响。（2）共生虫黄藻的类型对珊瑚耐受性有极大影响,涠洲岛的4种珊瑚共生藻均以C1亚系群为最大优势共生虫黄藻,但其中含共生D系群的F.halicora对高温的耐受性更强,但是短期异常温度急性胁迫对共生虫黄藻主要系群结构影响较小。（3）珊瑚宿主对异常温度（TS和CS）的胁迫应激性反应相似,会分泌抗炎性物质修复受损细胞,但在TS下珊瑚自身分泌的抗炎代谢物质多于CS,说明其在高温胁迫下应激效果强于低温。（4）在珊瑚共生体系受到温度胁迫时,虫黄藻主要影响珊瑚种间对异常温度胁迫的耐受性,而共生细菌群落主要影响珊瑚在2种温度胁迫（TS和CS）方式下的耐受性差异。珊瑚共生体中的细菌成分、虫黄藻组分和珊瑚宿主应对应激反应所增加的功能类型都为修复功能,共同恢复珊瑚共生体系生命活动,三者是统一的整体,互利共生,相互影响。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 缩写说明
  • 第一章 绪论
  •   1.1 珊瑚礁生态系统及其功能
  •     1.1.1 珊瑚礁生态系统的重要性
  •     1.1.2 珊瑚礁生态系统的功能
  •     1.1.3 珊瑚礁现状与危机
  •     1.1.4 珊瑚白化与珊瑚礁退化
  •     1.1.5 异常温度对珊瑚白化的影响
  •   1.2 珊瑚共生微生物的功能
  •     1.2.1 珊瑚共生微生物研究概况
  •     1.2.2 珊瑚共生微生物特性
  •     1.2.3 珊瑚共生虫黄藻概述
  •     1.2.4 珊瑚黏液成分与功能介绍
  •     1.2.5 珊瑚黏液与微生物关系
  •   1.3 研究技术分析
  •     1.3.1 16SrRNA技术
  •     1.3.2 ITS2序列检测技术
  •     1.3.3 代谢组学
  •   1.4 研究目的、意义及内容
  •     1.4.1 研究目的及意义
  •     1.4.2 研究主要内容
  •     1.4.3 技术路线图
  • 第二章 材料与方法
  •   2.1 研究区域概况
  •   2.2 样品的野外采集
  •   2.3 实验室驯养与胁迫
  •   2.4 珊瑚共生体基因组DNA的提取、测序和数据处理
  •     2.4.1 珊瑚共生体基因组DNA的提取
  •     2.4.2 共生细菌的16SrRNA测序
  •     2.4.3 数据处理
  •   2.5 珊瑚共生体基因组DNA的提取、测序和数据处理
  •     2.5.1 珊瑚共生体基因组DNA的提取
  •     2.5.2 虫黄藻的ITS2测序
  •     2.5.3 数据处理
  •   2.6 代谢产物的采集、提取和数据处理分析
  •     2.6.1 代谢产物实验样本采集
  •     2.6.2 代谢产物的提取
  •     2.6.3 代谢组学数据分析
  •     2.6.4 代谢组学数据处理
  •   2.7 数据处理方法及其他
  • 第三章 结果与初步分析
  •   3.1 珊瑚在温度胁迫下的结果描述
  •   3.2 珊瑚共生细菌测序结果
  •     3.2.1 珊瑚共生细菌响应异常温度胁迫的多样性
  •     3.2.2 珊瑚共生细菌响应异常温度胁迫的群落结构
  •     3.2.3 微生物功能预测
  •   3.3 珊瑚共生虫黄藻结构组成
  •     3.3.1 虫黄藻测序深度评估
  •     3.3.2 虫黄藻系群与亚系群结构组成
  •   3.4 代谢组学实验结果
  •     3.4.1 18℃胁迫组CL与对照组CN的差异代谢产物结果
  •     3.4.2 34℃胁迫组HT与对照组CN的差异代谢产物结果
  •     3.4.3 差异表达代谢特征的验证
  • 第四章 共生细菌对异常温度胁迫的响应
  •   4.1 珊瑚共生细菌群落多样性与珊瑚对异常温度的耐受性
  •   4.2 异常温度胁迫下的珊瑚共生细菌群落结构稳定性
  •   4.3 珊瑚共生细菌群落特殊菌落
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 珊瑚共生虫黄藻在异常温度下的特征
  •   5.1 珊瑚共生虫黄藻系群组成
  •   5.2 温度对共生虫黄藻的影响
  •   5.3 本章小结
  • 第六章 珊瑚共生体系响应异常温度胁迫下的变化
  •   6.1 珊瑚宿主响应异常温度胁迫的代谢变化
  •   6.2 珊瑚共生体系响应异常温度的种间差异
  •   6.3 珊瑚共生体系响应高温胁迫和低温胁迫的特征
  •   6.4 本章小结
  • 第七章 结论与展望
  •   7.1 结论
  •   7.2 主要创新点
  •   7.3 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 骆雯雯

    导师: 余克服

    关键词: 造礁石珊瑚,温度胁迫,共生细菌,虫黄藻,代谢物产物

    来源: 广西大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 广西大学

    基金: 国家自然科学基金重点项目(批准号:91428203),广西科技项目(批准号:AD17129063,AA17204074),广西“珊瑚礁资源与环境”八桂学者项目

    分类号: Q958.8

    总页数: 90

    文件大小: 7601K

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