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酪胺盐信号放大的荧光原位杂交技术在特定类群微型鞭毛虫研究中的应用

2020-12-02阅读(135)

酪胺盐信号放大的荧光原位杂交技术在特定类群微型鞭毛虫研究中的应用

论文摘要

微型鞭毛虫是海洋微型和微微型浮游生物的重要组成部分,作为微食物环的关键环节之一,其不仅可以通过摄食作用对微微型浮游生物的丰度及群落结构进行调节,还能通过营养盐再生作用为海区贡献再生生产力,这一点在寡营养海区具有非常重要的意义。受研究方法的限制,在以往的研究中,科学家们多采用“黑箱”法,把微型鞭毛虫当作一个同质性的类群进行研究,这使我们忽略了其中一些关键类群,尤其是优势类群的作用。因此,使用合适的研究方法,对特定类群微型鞭毛虫进行时空分布及摄食情况的研究,对人们了解微型鞭毛虫的内部世界,探索微型真核生物的群落组成,以及认识目标类群在微食物环中的角色扮演,具有重要意义。酪胺盐信号放大的荧光原位杂交技术（TSA-FISH）是目前已知的唯一一种可以从细胞水平上对目标类群进行定量的研究方法。本研究以Micromonas和MAST-4为主要研究对象,在实验室条件下,对这两种特定类群微型鞭毛虫的寡核苷酸探针进行了特异性的再评估以及最适杂交条件的探索。随后,结合台湾海峡春季和夏季航次,对目标类群在调查海域的时空分布情况和摄食情况,以及在微微型真核生物群落组成中的作用进行了调查研究,主要结果如下:（1）在有3个中心错配的条件下,探针Micro 01和NS4分别可以匹配到97.28%和99.28%的目标序列,特异性相对较高。探针Micro 01在甲酰胺浓度为40%和45%的杂交缓冲液中,对目标类群Micromonas具有最佳杂交效果;与此同时,探针NS4的最适甲酰胺浓度为35%和40%。（2）在最适杂交条件下,同时使用TSA-FISH和qPCR对春季台湾海峡表层海水中的Micromonas和MAST-4进行定量研究,结果发现,目标类群Micromonas和MAST-4单个细胞内rDNA分子拷贝数分别为8.5个（R=0.201）和9.4个（R=0.587）。但由于样本量较小,目标生物的细胞丰度与rDNA分子拷贝数的线性相关性不强。（3）目标类群在夏季台湾海峡及南海东北部时空分布情况整体表现为,水平方向上,Micromonas在大面调查海域的表层整体表现出丰度随离岸距离的增加而减少,在DCM层,日标类群在南海东北部的丰度明显高于台湾海峡,对于底层海水,目标类群在南海东北部表现为丰度随离岸距离的增加而减少。垂直方向上,Micromonas在B断面有明显的分层现象,具体表现为表层>DCM层>底层,在A、C断面上,随着离岸距离的增加,分层现象逐渐明显。在近岸断面,目标类群总体表现出丰度随水深的增加而逐渐减小。Micromonas在定点站位的昼夜垂直分布情况整体表现为,随水深的增加,细胞丰度呈现出先增加后减少的趋势,并且存在明显的垂直移动。（4）对定点站位微微型真核浮游生物群落组成的调查结果显示,目标类群Micromonas不仅是定点站位微微型真核自养生物（PPE）中的优势类群,也是微微型真核生物群落中的优势生物,其优势度在真光层中尤为明显。（5）对小嶝岛海域目标类群摄食情况的研究发现,Micromonas和MAST-4对细菌的摄食率分别为0.07 cells ind-1 h-1,1.36 cells ind-1 h-1,相较于调查海域微型鞭毛虫的平均摄食率（4.17 cells ind-l h-1）明显偏低。由此可见,特定类群微型鞭毛虫的摄食率,不仅受其自身粒径大小的影响,也与其营养类型和光照条件等因素息息相关。以上结果表明,使用TSA-FISH技术对特定类群微型鞭毛虫进行研究,不仅填补了台湾海峡及其附近海域Micromonas和MAST-4研究的空白,也对我们了解微型鞭毛虫的内部世界,认识特定类群在微型、微微型真核生物群落组成中的作用具有重要意义。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 海洋微型鞭毛虫的研究概述
  •   1.2 兼养型微型鞭毛虫Micromonas
  •     1.2.1 发现与分类
  •     1.2.2 分布与摄食
  •   1.3 异养型微型鞭毛虫MAST-4
  •     1.3.1 发现与分类
  •     1.3.2 分布与摄食
  •   1.4 特定类群微型鞭毛虫的研究方法
  •     1.4.1 酪胺盐信号放大的荧光原位杂交技术
  •     1.4.2 实时荧光定量PCR技术
  •     1.4.3 高通量测序技术
  •     1.4.4 三种研究方法的比较
  •   1.5 本研究的内容和意义
  • 第2章 寡核苷酸探针的特异性评估及其最适杂交条件的探索
  •   2.1 引言
  •   2.2 材料与方法
  •     2.2.1 实验材料
  •     2.2.2 寡核苷酸探针特异性的评估方法
  •     2.2.3 TSA-FISH的操作方法
  •     2.2.4 寡核苷酸探针最适杂交条件的探索
  •     2.2.5 杂交效率的检验
  •     2.2.6 扫描电子显微镜样品的制备
  •   2.3 结果
  •     2.3.1 两种寡核苷酸探针的特异性
  •     2.3.2 两种寡核苷酸探针的最适甲酰胺浓度
  •     2.3.3 杂交效率的检验结果
  •   2.4 讨论
  •     2.4.1 寡核苷酸探针特异性的评估
  •     2.4.2 甲酰胺浓度对探针杂交效果的影响
  • 第3章 TSA-FISH和qPCR对特定类群微型鞭毛虫定量研究的比较
  •   3.1 引言
  •   3.2 材料与方法
  •     3.2.1 采样站点
  •     3.2.2 环境参数的测定
  •     3.2.3 TSA-FISH对目标类群定量研究的试验方法
  •     3.2.4 qPCR对目标类群定量研究的试验方法
  •   3.3 结果
  •     3.3.1 调查区域的理化参数
  •     3.3.2 环境样品中目标生物的形态
  •     3.3.3 目标类群在调查海域的分布情况
  •     3.3.4 两种定量方法研究结果的比对
  •   3.4 讨论
  •     3.4.1 微型鞭毛虫丰度分布和群落结构组成的比较
  •     3.4.2 两种定量研究方法的比较
  • 第4章 Micromonas在台湾海峡的时空分布状况及其在微微型真核生物群落结构中的作用
  •   4.1 引言
  •   4.2 材料与方法
  •     4.2.1 采样站点
  •     4.2.2 环境参数的测定
  •     4.2.3 台湾海峡及南海东北部Micromonas的定量研究方法
  •   4.3 结果
  •     4.3.1 Micromonas在台湾海峡及南海东北部的时空分布情况
  •     4.3.2 Micromonas在微微型真核生物群落结构中的作用
  •     4.3.3 Micromonas的时空分布与环境因子的相关性分析
  •   4.4 讨论
  •     4.4.1 环境因子对Micromonas分布丰度的影响
  •     4.4.2 微微型真核生物群落结构组成的变化
  • 第5章 小嶝岛海域特定类群微型鞭毛虫分布和摄食情况的初探
  •   5.1 引言
  •   5.2 材料与方法
  •     5.2.1 采样站点
  •     5.2.2 环境参数的测定
  •     5.2.3 微型鞭毛虫摄食实验的设置
  •   5.3 结果
  •     5.3.1 采样站位的理化参数
  •     5.3.2 小嶝岛海域微型鞭毛虫的分布情况
  •     5.3.3 小嶝岛海域目标类群的摄食情况
  •   5.4 讨论
  •     5.4.1 小嶝岛海域目标类群摄食情况的分析
  •     5.4.2 目标类群的丰度分布与相关研究的比较
  • 第6章 总结与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 创新点
  •   6.3 不足与展望
  • 参考文献
  • 研究生期间参与的项目与学术会议
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 逄萌雯

    导师: 黄凌风

    关键词: 微型鞭毛虫,台湾海峡

    来源: 厦门大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 厦门大学

    分类号: Q958.8

    总页数: 95

    文件大小: 5945K

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