International Journal of Ecology 世界生态学, 2019, 8(3), 157-166
Published Online August 2019 in Hans. www.hanspub/journal/ije
doi/10.12677/ije.2019.83021
Studies on Microbe Community during
Occurrence of Dinoflagellate Blooms in
Zhejiang Coastal Sea Area
Jiawei Tang1, Bei Huang2*, Na Wei2, Hongyue Mao2
1School of Fishery, Zhejiang Ocean University, Zhoushan Zhejiang
2Zhoushan Marine Ecological Environment Monitoring Station, Zhoushan Zhejiang
Received: Jul. 9th, 2019; accepted: Jul. 23rd, 2019; published: Aug. 2nd, 2019
Abstract
Red tide is a major public hazard in the global ocean. Zhejiang coastal area is the most frequent and rious red tide disaster in China. In order to accurately understand the occurrence of red tide and microbial community during the occurrence of the red tide in the East China Sea, ecological environmental studies were implemented in Zhejiang coastal a area in June 2018. The results showed that nutrient concentrations of N and P were generally high in this area, and DIN concen-trations in most areas exceeded the permitted limit of Chine awater quality grade I. Harmful algal bloom (HAB) broke out in Yushan a area and the causative algae was Prorocentrum donghaien, with cell density of 8.16 × 108/L and the concentrations of chlorophyll a was 42.12 mg/m3. Metagenomic analysis bad on the Illumina Miq high throughput quencing technolo-gy was applied in investigation area. A total of 16 phyla Bacteria were detected from the samples.
Proteobacteria was the dominant group of the total quences. Other abundant groups include phylum Cyanobacteria and Bacteroidetes. Some differences in bacterial community compositions be有感领导
tween HAB and the nearby awater were obrved. The predominant bacteria in the red tide occurrence area were Proteobacteria, comprising 46.1% of the relative abundance, while the predominant bacteria in the nearby a area comprid 42.0% of the relative abundance.
Keywords
East China Sea, Red Tide, Prorocentrum donghaien, High-Throughout Sequencing
浙江沿海赤潮发生时水体微生物群落
唐嘉威1，黄备2*，魏娜2，毛宏跃2
1浙江海洋大学水产学院，浙江舟山
*通讯作者。
唐嘉威 等
2
浙江省舟山海洋生态环境监测站，浙江 舟山
收稿日期：2019年7月9日；录用日期：2019年7月23日；发布日期：2019年8月2日
摘 要
赤潮是当今全球海洋的一大公害，浙江沿海是我国赤潮灾害最为频发和严重的海域。为准确掌握东海近岸海域赤潮发生情况，深入了解东海海域赤潮发生时水体微生物群落，于2018年6月对浙江沿海海域进行了赤潮专项调查。结果发现调查海域氮、磷营养盐含量普遍较高，大多数样品无机氮超一类海水水质标准。调查期间在渔山列岛附近海域发现赤潮，现场叶绿素a 含量为42.12 mg/m 3，浮游植物细胞丰度为8.16 × 108/L ，东海原甲藻丰度占98.5%。应用Illumina MiSeq 测序平台对水体微生物进行16s 高通量序列测定，共鉴定细菌16门。变形菌门是第一优势门类，其次是蓝细菌和拟杆菌门。比较
赤潮发生点及附近海域水体微生物种类组成，双方水体微生物有一定程度的差异。赤潮发生区域第一优势菌为变形菌门占46.1%；附近海域中第一优势菌蓝细菌，占42.0%。
关键词
东海，赤潮，东海原甲藻，高通量测序
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1. 引言
赤潮是当今全球海洋的一大公害。伴随沿海地区经济的发展，近海赤潮发生的频率越来越高，出现的范围和危害程度也越来越大，由赤潮引起的生态环境破坏问题日益严重，已经成为当今世界普遍关注的海洋生态环境问题[1]。受注入的几条主要河流，如北部的长江和钱塘江，以及来自南方的台湾暖流及夏季的偏南风等的影响，浙江沿海水动力环境复杂，水体中营养盐和生物量都较高，是我国赤潮灾害最为频发和严重的海域[2]。我国最早赤潮记录就是1933年发生在浙江沿海的夜光藻赤潮。根据浙江省海洋与渔业局公布的《浙江省海洋环境公报》(2000~2010年)和相关文献资料，2000~2010年，浙
江海域共记录到赤潮316次，累计面积超过了9.1万km 2。其中，有毒有害赤潮累计57次，累计面积超过2.2 km 2。11年间赤潮灾害给浙江造成的直接经济损失累计超过了2.43亿元。尤其值得关注的是近年来有毒赤潮的发生呈现出快速增长的态势，对人民生命健康与海洋生态环境造成了长期潜在的不利影响，同时给海洋经济可持续发展战略带来了极大的威胁[3] [4] [5]。
赤潮藻类的生长和增殖，除了与环境因子有密切关系外，还与周围的微生物有密不可分的联系。在赤潮藻生消过程中伴随着许多微生物的共同作用。海洋细菌同藻类在时空上紧密地结合在一起，它们分别能合成不同类型的代谢物，而这些代谢物又能对双方分别产生有利或有害的影响[6]，细菌代谢物能特异地阻碍甚至中止藻类的繁殖[7]，同时也可能促进藻类的增殖，在其中可能存在着某种反馈机制在控制藻类和海洋细菌种群动力学过程中起着重要作用。
唐嘉威等
海洋环境中绝大多数微生物都是处于未可培养的状态，影响了对环境微生物的深入研究[8]。在众多的微生物中只有不到1%的微生物能够通过培养的方法分离出来[9]。因此，这种传统的平板培养方法只能作为一种辅助工具，需要结合现代生物技术方法才能更客观而全面地反映微生物群落结构的真实信息。随着近几年分子生物学技术的普及，从DNA水平研究微生物的多样性已成为当前研究最主要的技术手段，并推动了微生物海洋学的快速发展[10]。本文采用基于MiSeq高通量测序平台对赤潮发生时水
体微生物多样性进行了全面深入的调查。并应用多种统计软件等常用群落分析工具，对微生物群落与环境因子的潜在联系进行了深入研究，以期为我国近海生态研究与环境管理提供技术支撑。
2. 材料与方法
一动不动的反义词健身名言2.1. 采样概况
根据浙江省舟山海洋生态环境监测站对浙江海域常年的监测结果：每年的春、夏之交为浙江海域赤潮灾害的高发期，高发频发海域主要集中在嵊泗海域、东极海域、朱家尖海域、象山港、渔山列岛、台州列岛以及南麂列岛附近海域。2018年6月使用专业海洋环境调查船“浙海环监”号对上述海域海洋生态环境巡视性调查。根据历年来赤潮现场发生情况，共设12个站位，调查站位的具体位置见图1所示。调查过程中在渔山列岛海域疑似有赤潮发生。现场水体呈深褐色，以块状分布，伴有腥臭味。
Figure 1. Sampling sites of high frequency area of red tide in Zhejiang
a area
图1.浙江海域赤潮监测点位图
2.2. 采样及分析方法
生态环境调查：调查海域生态环境各参数采样分析及浮游植物分析方法如表1所示。
唐嘉威等
Table 1. Analyzing methods and equipment of marine ecological environmental investigations
表1.海洋生态环境调查分析方法及仪器设备
项目采样方法分析方法方法来源分析仪器
叶绿素a表层采水分光光度法GB17378.7-2007(8.2) Cary50分光光度仪
水温GO-FLOW采水器CTD法GB/T12763.2-2007 YSI6600多参数水质仪
盐度GO-FLOW采水器CTD法GB/T12763.2-2007 YSI6600多参数水质仪
大学开学典礼COD GO-FLOW采水器碱性高锰酸钾法GB17378.4-2007(32) VITLAB滴定分析仪
pH GO-FLOW采水器玻璃电极法GB17378.4-2007(26) PB-21pH计活性磷酸盐GO-FLOW采水器流动注射比色法EPA365.5-1997 QuAAtro流动分析仪亚硝酸盐氮GO-FLOW采水器流动注射比色法EPA353.4-1997 QuAAtro流动分析仪
硝酸盐氮GO-FLOW采水器流动注射比色法EPA353.4-1997 QuAAtro流动分析仪
氨氮GO-FLOW采水器流动注射比色法EPA349.0-1997 QuAAtro流动分析仪粹怎么组词
硅酸盐GO-FLOW采水器流动注射比色法EPA366.0-1997 QuAAtro流动分析仪
浮游植物GO-FLOW表层采水数量：浓缩计数法
GB17378.7-2007(5) Leica DM4000B显微镜浅水III型垂直拖网种类：镜检
2.3. 微生物群落分析
爱你一生不变在赤潮发生区域及附近海域采样水样，开展微生物群落分析。总DNA采用TIANGEN TIANamp Soil DNA Kit试剂盒提取，按标准流程操作。测序样品交由杭州晶佰生物科技有限公司按照16S宏基因组测序标准流程构建环境微生物16S rRNA基因V3-V4可变区(引物序列：341F-CCTACGGGNGGCWGCAG；805R-GACTACHVGGGTATCTAATCC)测序文库并进行相应的质量控
制，应用Illumina MiSeq双末端(250 bp × 2)测序平台完成序列测定。具体实验操作、质量控制及序列分析方法参考文献[11]。
2.4. 数据处理
手绘设计海水环境各环境因子及浮游植物分析结果，使用ODV4.0软件绘制各参数平面分布图。利用16S高通量测序结果，通过R语言绘制种类组成图和维恩图。
3. 结果
3.1. 海水水质
2018年6月调查海域进行了水环境调查，主要水质因子监测结果见表2。各因子的平面分布情况如图2所示。
美分用英语怎么说Table 2. Statistical results of major monitoring indicators
表2.海域主要指标监测统计结果
水质因子样品数量范围平均值叶绿素a (mg/m3) 13 0.36~42.12 6.18
浮游植物
种类数13 75 (总计) 丰度(×104/L) 13 0.4~816 162 多样性指数13 0.58~3.12 1.86
海域水质
水温(℃) 13 21.2~23.7 22.3 盐度13 20.7~32.3 29.3 溶解氧(mg/L) 13 6.54~15.1 8.30 pH 13 8.03~8.60 8.20 活性磷酸盐(mg/L) 13 <0.001~0.030 0.008 化学需氧量(mg/L) 13 0.36~8.29 1.31 无机氮(mg/L) 13 0.051~0.998 0.414 活性硅酸盐(mg/L) 13 0.311~1.26 0.648
唐嘉威等
Figure 2. Distribution of main environmental factors
图2.主要环境因子平面分布图
