摘要:原生動物對環(huán)境變化反應敏銳,是水生態(tài)系統(tǒng)微生物食物網(wǎng)、物質(zhì)循環(huán)和能量流動中的重要結(jié)構和功能組成部分。青海湖作為我國最大的內(nèi)陸咸水湖,是維系青藏高原生態(tài)安全的重要水體,是世界高原內(nèi)陸湖泊濕地類型的典型代表。為了探究青海湖流域原生動物群落結(jié)構及其與環(huán)境因子之間的關系,于2020年8月對青海湖流域的入湖河流、湖濱帶、主湖區(qū)及子湖共32個樣點進行水環(huán)境樣品采集,共獲得水體樣品95份,利用宏基因組測序技術和生物信息學方法從分子水平開展了該流域原生動物多樣性和群落結(jié)構及其影響因素研究。主要結(jié)果如下:(1)共注釋到176個原生動物分類單元(Operational Taxonomic Units,OTU),隸屬于12門19綱43目61科72屬;(2)青海湖流域原生動物多樣性為入湖河流gt;湖濱帶gt;子湖gt;主湖區(qū),且4類水體環(huán)境原生動物群落結(jié)構存在顯著差異;(3)原生動物群落受水體酸堿度、鹽度、水溫、溶解性總固體、濁度、總氮、總磷等環(huán)境因子的影響;(4)原生動物與其他浮游生物共現(xiàn)網(wǎng)絡從入湖河流、湖濱帶、子湖到主湖區(qū),模塊性逐漸變低,生物類群間的互作網(wǎng)絡逐漸碎片化。青海湖流域原生動物的調(diào)查結(jié)果可為將來該流域的水生態(tài)環(huán)境健康評估提供依據(jù)。
關鍵詞:原生動物;宏基因組;多樣性;群落結(jié)構;青海湖流域
中圖分類號:X173 " " " "文獻標志碼:A " " " "文章編號:1674-3075(2023)04-0001-09
原生動物是一類單細胞真核生物(Pawlowski et al,2014),是水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要結(jié)構和功能組成部分(沈韞芬等,1994;許木啟和Kasprzar,2001)。原生動物種類繁多,目前已經(jīng)記錄的原生動物有60 000多種,廣泛分布于海水、淡水以及土壤等環(huán)境中。同時,原生動物對環(huán)境變化敏感,是一類理想的環(huán)境監(jiān)測指示生物(王北蘇,2010;陸夏銘和楊青,2021)。
湖泊是陸地表層水體的重要組成部分,在社會經(jīng)濟發(fā)展和生物多樣性維持等方面起著至關重要的作用(張奇等,2020)。青海湖是中國最大的內(nèi)陸咸水湖,位于青藏高原東北邊緣,處于黃土高原、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)的過渡地帶,是維系青藏高原東北部生態(tài)安全的重要屏障(張明,2016;張明和曹學章,2017)。在經(jīng)濟社會發(fā)展特別是旅游業(yè)發(fā)展及全球氣候變化的大背景下,青海湖流域的水生態(tài)健康受到國內(nèi)外學者的普遍關注。連喜紅等(2019)探討人類活動影響下的青海湖生態(tài)系統(tǒng)服務空間格局,結(jié)果表明氮、磷負荷隨人類活動的增強呈現(xiàn)遞增趨勢。孟星亮等(2014)對青海湖流域大型底棲動物的群落結(jié)構進行了調(diào)查,共注釋到底棲動物28個分類單元(Operational Taxonomic Units, OTUs),隸屬于3門5綱15科。羅穎等(2020)根據(jù)2014年夏季青海湖水生生物調(diào)查,研究水體浮游動物的群落結(jié)構特征,共鑒定出浮游動物19種,結(jié)果表明2014年夏季青海湖浮游動物群落結(jié)構簡單但處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。Ren等(2017)對青海湖及其入湖河流微生物群落的分類和功能進行研究,結(jié)果表明河流與湖泊之間的微生物群落在分類和功能上存在顯著差異。
目前,青海湖流域原生動物研究主要為基于形態(tài)學方法的生物多樣性調(diào)查。1961-1962年第一次開展青海湖原生動物調(diào)查,發(fā)現(xiàn)原生動物6屬(中國科學院蘭州地質(zhì)研究所等,1979);1964年9月-1965年8月的調(diào)查發(fā)現(xiàn)原生動物1屬1種(青海省生物研究所,1975);2006-2007年,共發(fā)現(xiàn)原生動物2屬2種(楊建新等,2008);2006-2010年夏季,共發(fā)現(xiàn)原生動物3屬3種(姚維志,2011)。已有的研究中,青海湖流域原生動物物種記錄較少,一方面與高原湖泊的特殊生境有關,另一方面與原生動物個體微小、生命周期短、受環(huán)境影響大、保存和鑒定困難等因素有關(沈韞芬,1999)。
高通量測序技術日漸成熟,具有數(shù)據(jù)量大、準確度高,對物種識別靈敏等特點,因此被廣泛應用于原生動物物種組成、群落時空分布等相關研究(黃平平,2017;安瑞志,2021;葛暢,2021)。此外,高通量測序技術的研究周期遠小于傳統(tǒng)形態(tài)分類學研究,一定程度上提高了研究效率。
本研究利用高通量測序方法,對青海湖流域入湖河流、湖濱帶、子湖、主湖區(qū)的原生動物物種多樣性、群落結(jié)構及其與環(huán)境因子的關系進行研究,旨在深入了解青藏高原地區(qū)咸水湖泊的原生動物群落特征,為青海湖流域水環(huán)境生物監(jiān)測提供基礎數(shù)據(jù),為將來青海湖流域水生態(tài)環(huán)境健康評估提供參考依據(jù)。
1 " 材料與方法
1.1 " 研究區(qū)域概況及采樣點設置
1.1.1 " 研究區(qū)域概況 " 青海湖地處青藏高原東北部,周長約360 km,東西長約104 km,南北寬約62 km,湖泊面積為4 625.6 km2,湖區(qū)氣候?qū)俑咴吆敫珊禋夂?,年均氣?.2℃,年均降水量336 mm(孟星亮等,2014)。青海湖水補給來源是河水,其次是湖底的泉水和降雨(楊建新等,2008),入湖河流包括布哈河、菜擠河、黑馬河、泉吉河、沙柳河等。其中,布哈河和沙柳河是最大的2條入湖河流,流域面積分別為14 337 km2和1 442 km2,多年平均徑流量為7.8 ×108 m3和3.1×108 m3,占青海湖入湖徑流量的48.7%和15.3%(孫永亮等,2008)。青海湖的3個子湖中,金沙灣部分與主體湖區(qū)季節(jié)性連通,尕海與主體湖完全隔離且無明顯河流補給,耳海與主體湖完全隔離且有倒淌河補給(孟星亮等,2014)。
1.1.2 " 采樣點設置 " 青海湖流域入湖河流、湖濱帶、主湖區(qū)及子湖4類水體共設置32個采樣點(S1~S32),其中入湖河流(RHHL)設置樣點5個,分別為布哈河(S1)、菜擠河(S2)、黑馬河(S3)、泉吉河(S4)和沙柳河(S5);子湖(ZH)設置樣點3個,分別為耳海(S6)、尕海(S7)和金沙灣(S8);湖濱帶(HBD)設置樣點8個,編號為S9~S16;主湖區(qū)(ZHH)設置樣點16個,編號為S17~S32(圖1)。本研究于2020年8月對青海湖流域的32個樣點進行水環(huán)境樣品的采集,每個樣點取3個平行樣,共獲得水體樣品95份(其中入湖河流沙柳河的1份樣品測序失敗)。
1.2 " 樣品采集與處理
采集表層水(約50 cm水深),用300 [μ]m的尼龍濾網(wǎng)過濾去除大的雜質(zhì)和大型水生生物(組織)后置于采水袋中。然后取1 L水樣抽濾至0.22 [μ]m PC膜(Millipore,USA)上,放置于無菌離心管中,保存于-80℃低溫冰箱,用于后續(xù)DNA提?。╓ang et al,2019),同時采集1 L水樣低溫避光保存,用于水環(huán)境指標測定。
水體酸堿度(pH)、水溫(T)、溶解性總固體(TDS)、鹽度(SAL)及溶解氧(DO)用美國哈希HQ40D便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定;濁度(TUR)用美國哈希2100Q便攜式濁度儀現(xiàn)場測定;總氮(TN)、總磷(TP)測定參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(國家環(huán)境保護總局編委會, 2002)于實驗室內(nèi)完成。
1.3 " 數(shù)據(jù)處理與分析
1.3.1 " DNA的提取與宏基因組測序 " 樣本的DNA提取采用CTAB方法,每100 mg樣品添加500 [μ]L CTAB緩沖液,混合并徹底渦旋,置于60°C水浴孵育30 min后,離心5 min,加入5 μL RNase A溶液,37°C孵育20 min。然后加入等體積的苯酚-氯仿-異戊醇抽提除去蛋白質(zhì)、多糖等雜質(zhì),將樣品離心1 min并重復此步驟提取,直到上層澄清。最后加入乙醇沉淀分離出總DNA(王先鋒等, 2017)。DNA純度和濃度利用2%的瓊脂糖凝膠檢測。使用M220聚焦超聲儀(Covaris Inc., Woburn, MA, USA)將質(zhì)量合格的DNA破碎成大約300 bp的片段,把已純化的DNA片段加入到末端補齊體系中,然后加入3’末端“A”緩沖反應體系,連接測序接頭,利用T4 DNA連接酶將Illumina測序接頭連接至文庫DNA兩端,應用Agencourt SPRIselect核酸片段篩選試劑盒以純化文庫,同時進行片段大小篩選,PCR擴增完成DNA文庫的構建。文庫質(zhì)量檢測合格后,利用Illumina Hiseq 4 000對樣品進行測序。
1.3.2 " 數(shù)據(jù)處理 " 對采集得到的95份樣品進行測序,共獲得數(shù)據(jù)量1.5 Tb。然后用fastQC(v0.11.9)對測序所得的原始序列進行質(zhì)量評估,對于低質(zhì)量堿基使用Fastx trimmer(v0.0.14)移除,通過BLASTN(BLAST Version 2.10.1+,http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) 將經(jīng)過質(zhì)控的序列比對至SILVA數(shù)據(jù)庫,設置e值閾值為1e-5,將符合要求的rDNA序列篩選出來,然后使用MEGAHIT(v1.1.3)組裝得到全部樣本的rDNA contigs。使用nhmmer判定組裝得到的 rDNA contigs,篩選出屬于16S和18S rDNA的序列使用腳本進行截取,經(jīng)97%相似度聚類后,最終得到的rDNA contigs同時與Nucleotide Sequence Database(NT, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)、Protist Ribosomal Reference database(PR2, https://figshare.com/articles/PR2_rRNA_gene_database/3803709)、SILVA NR99(https://www.arb-silva.de/)3個數(shù)據(jù)庫進行比對,選取最優(yōu)注釋結(jié)果,用于物種鑒定。使用Bwa(0.7.17-r1188)將每個樣品的rDNA序列分別比對至rDNA contigs,每個樣本的比對結(jié)果使用feature Counts(v1.6.0)進行比對,然后進行統(tǒng)計,并用RPKM(Reads Per Kilobase per Million mapped reads)的方式進行標準化得到OTU(Operational Taxonomic Units)豐度表。
1.3.3 " 統(tǒng)計分析 " 利用R4.0.3軟件(R Core, 2020)Vegan包計算均勻度指數(shù)(Pielou)、香農(nóng)指數(shù)(Shannon)、豐富度指數(shù)(Richness)、辛普森指數(shù)(Simpson)等多樣性指數(shù)并進行非度量多維尺度分析(NMDS)。利用OTU豐度表計算優(yōu)勢OTUs。利用R軟件的vegan、psych、 pheatmap和indicspecies等軟件包進行冗余分析、相關性分析和指示種類分析。使用R和Gephi軟件進行共現(xiàn)網(wǎng)絡分析。
2 " 結(jié)果與分析
本研究對青海湖流域32個樣點的水環(huán)境樣品進行了宏基因組測序,組裝后共提取到4 181條 rDNA contigs,經(jīng)過97%相似性聚類后,共獲得336個真核生物的OTUs,其中原生動物有176個OTUs。
2.1 " 青海湖流域原生動物多樣性
本研究所鑒定到的176個原生動物OTUs隸屬12門19綱43目61科72屬,纖毛門(Ciliophora, 24%)占比最高,其次為眼蟲門(Euglenozoa, 18%)和絲足蟲門(Cercozoa, 13%),占比較低為透色門(Heterolobosea, 8%)、頂復門(Apicomplexa, 6%)、Discosea(5%)、管涌足蟲門(Tubulinea, 3%)、Imbricatea(2%)、Endomyxa(2%)、Evosea(1%)、多鞭毛蟲門(Fornicata, 1%)和有孔蟲門(Foraminifera, 1%)(圖2)。
青海湖流域原生動物多樣性指數(shù)如表1,均勻度指數(shù)為0.54~0.89,香農(nóng)指數(shù)為2.52~4.45,豐富度指數(shù)為88.00~157.00,辛普森指數(shù)為0.72~0.98。各指數(shù)均為入湖河流gt;湖濱帶gt;子湖gt;主湖區(qū),表明青海湖流域原生動物多樣性為入湖河流高于湖濱帶、子湖和主湖區(qū)。
2.2 " 青海湖流域不同水體原生動物的群落組成
青海湖流域入湖河流、湖濱帶、主湖區(qū)和子湖原生動物物種組成相似,僅3個子湖無有孔蟲門(Foraminifera)分布。但是,原生動物非度量多維尺度(NMDS)分析(圖3A)顯示,4類水體之間的原生動物群落結(jié)構存在顯著差異(Plt;0.05)。4種水體環(huán)境的原生動物OTUs組成均為纖毛門和絲足蟲門最多,但比例不同,入湖河流、湖濱帶、主湖區(qū)和子湖的2個類群占比分別為48%和14%、30%和28%、38%和36%、29%和28%。高豐度類群在不同水體的分布呈現(xiàn)差異,纖毛門和眼蟲門在入湖河流占比最高,眼蟲門在主湖區(qū)占比最低。絲足蟲門在主湖區(qū)占比最高,在入湖河流占比最低。纖毛門、絲足蟲門、眼蟲門在湖濱帶和子湖的相對豐度無顯著差異,在入湖河流和主湖區(qū)的豐度差異顯著(圖3B)。
2.3 " 青海湖流域原生動物優(yōu)勢種類和指示種類
青海湖各個水體環(huán)境原生動物優(yōu)勢種(相對豐度gt;0.02)如表2,共鑒定25個優(yōu)勢OTUs,其中入湖河流12個,湖濱帶12個,主湖區(qū)10個,子湖11個。入湖河流、湖濱帶、主湖區(qū)和子湖共有優(yōu)勢種為Mataza hastifera;湖濱帶、主湖區(qū)和子湖共有優(yōu)勢種為Pseudodifflugia sp.、Protaspa longipes;入湖河流和湖濱帶共有優(yōu)勢種為Vorticella sp.、Korotnevella stella、Sessilida sp.、Peritrichia sp.;湖濱帶和子湖共有優(yōu)勢種為Metanophrys sp.、Paraphelidium sp.;主湖區(qū)和子湖共有優(yōu)勢種為Lagenoeca sp.、Cercozoa sp.otu95、Mesodinium sp.、Cercozoa sp.otu102。結(jié)果表明Mataza hastifera、Pseudodifflugia sp.、Protaspa longipes、Vorticella sp.、Korotnevella stella、Sessilida sp.、Peritrichia sp.、Metanophrys sp.、Paraphelidium sp.等在青海湖流域原生動物群落中占有重要地位。
利用R軟件indicspecies包計算各類水體環(huán)境原生動物指示種類(圖4),以P≤0.01定為指示種類,共16個指示OTUs。其中入湖河流12個,湖濱帶指示種7個,主湖區(qū)指示種3個,子湖指示種7個。相對豐度較高的指示種為Mesodinium sp.,是子湖和主湖區(qū)的共有指示種。
2.4 " 青海湖流域原生動物群落與環(huán)境因子的關系
青海湖流域不同水體環(huán)境因子測定值見表3所示。對青海湖流域原生動物群落與環(huán)境因子的關系進行冗余(RDA)分析(圖5A)。結(jié)果顯示,青海湖流域不同水體環(huán)境原生動物群落結(jié)構的影響因素不同。入湖河流原生動物群落與溶解性總固體、總氮有較強的正相關,與鹽度和pH有較強的負相關;湖濱帶原生動物群落與溶解氧、溫度、濁度、總磷有較強的正相關;主湖區(qū)原生動物群落與pH和鹽度有較強的正相關,與溶解氧、溫度、濁度、總磷有較強的負相關;子湖原生動物群落與湖濱帶原生動物群落類似,與溶解氧、溫度、濁度、總磷有較強的正相關。
原生動物主要門類與環(huán)境因子的相關性(Spearman)分析(圖5B)顯示,原生動物主要門類被劃分為2個類群。類群Ⅰ包括眼蟲門、多鞭毛蟲門和頂復門等,這些類群與溶解性總固體、總氮、溫度、總磷、濁度呈正相關,與pH、鹽度呈負相關。類群Ⅱ包括纖毛門、管涌足蟲門、絲足蟲門等,與總氮、溫度、總磷、濁度呈負相關,與鹽度、pH呈正相關。
2.5 " 原生動物與其他浮游生物群落共現(xiàn)網(wǎng)絡分析
為探究青海湖流域原生動物與其他浮游生物類群(藻類、橈足類、輪蟲、枝角類)的互作關系,分別對青海湖各個水體環(huán)境的原生動物及其他浮游生物群落進行共現(xiàn)網(wǎng)絡分析(圖6)。結(jié)果顯示,4類水體環(huán)境共現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點間的連接均以正相關為主,在網(wǎng)絡中正相關占多數(shù)表明群落的物種間更多的是互利關系。對比不同水體環(huán)境共現(xiàn)網(wǎng)絡屬性(表4),入湖河流共現(xiàn)網(wǎng)絡由284個節(jié)點和3 048條邊組成,湖濱帶共現(xiàn)網(wǎng)絡由307個節(jié)點和4 511條邊組成,子湖共現(xiàn)網(wǎng)絡由282個節(jié)點和4 476條邊組成,主湖區(qū)共現(xiàn)網(wǎng)絡由305個節(jié)點和3 515條邊組成。4類水體環(huán)境模塊性均大于0.4,表明為模塊化結(jié)構。當把4類水體環(huán)境網(wǎng)絡中的所有節(jié)點模塊化時,入湖河流所有節(jié)點分為5個模塊,主要表現(xiàn)為原生動物與藻類,原生動物與藻類、枝角類、輪蟲,原生動物與藻類、枝角類、輪蟲、橈足類間的相互作用;湖濱帶所有節(jié)點分為4個模塊,主要表現(xiàn)為原生動物與藻類、橈足類,原生動物與藻類、橈足類、輪蟲,原生動物與藻類、橈足類、枝角類、輪蟲間的相互作用;子湖所有節(jié)點分為4個模塊,主要表現(xiàn)為原生動物與藻類、枝角類,原生動物與藻類、橈足類、輪蟲,原生動物與藻類、橈足類、枝角類、輪蟲間的相互作用;主湖區(qū)所有節(jié)點分為2個模塊,主要表現(xiàn)為原生動物與藻類、橈足類、枝角類、輪蟲間的相互作用。模塊性為入湖河流gt;湖濱帶gt;子湖gt;主湖區(qū),即從入湖河流、湖濱帶、子湖到主湖區(qū),共發(fā)生網(wǎng)絡的模塊性逐漸變低,生物群落逐漸碎片化。
3 " 討論
3.1 " 青海湖流域原生動物多樣性和群落結(jié)構
本研究通過宏基因組測序,共鑒定青海湖流域176個原生動物OTUs,隸屬于12門19綱43目61科72屬,其中占比最高的類群為纖毛門。原生動物多樣性存在區(qū)域差異,入湖河流gt;湖濱帶gt;子湖gt;主湖區(qū),這可能與水環(huán)境營養(yǎng)水平有關,入湖河流總氮含量最高,主湖區(qū)總磷含量最低。同時這也符合高原水生態(tài)系統(tǒng)的特性,普遍在營養(yǎng)水平較高的生境生物多樣性相對較高(王蕓,2017;支珞昀,2020)。入湖河流中黑馬河采樣點位于草場附近,其氮磷可能來源于地表徑流輸送或其它天然源;布哈河和沙柳河采樣點位于城鎮(zhèn)周圍城鎮(zhèn)草場下游,氮磷可能來源于城鎮(zhèn)人為排入和草地系統(tǒng)的淋溶。湖濱帶是人類活動最多的區(qū)域,人類放牧、農(nóng)耕及旅游等活動帶來的各種人為干擾,可能是導致湖濱帶總磷濃度較高的原因。子湖是相對比較封閉的環(huán)境,總磷較高可能與物質(zhì)長時間累積有關。主湖區(qū)相對其他區(qū)域,人為活動較少,因此減少了外源營養(yǎng)物質(zhì)的輸入,從而導致其營養(yǎng)物質(zhì)較為缺乏,因而使得主湖區(qū)原生動物多樣性較低(楊建新等,2008)。
Mataza hastifera、Pseudodifflugia sp.、Protaspa longipes、Vorticella sp.、Korotnevella stella等是青海湖流域水生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢類群,隸屬于纖毛門、絲足蟲門和Discosea。同時,Mesodinium sp.、Agolohymena aspidocauda、Euglena agilis、Naegleria fultoni等是青海湖流域水生態(tài)系統(tǒng)的指示種類,隸屬于纖毛門、眼蟲門、透色門和Imbricatea。這些優(yōu)勢和指示生物種類可以作為4類水體環(huán)境變化的生物指標,將來用于監(jiān)測青海湖流域不同水體環(huán)境的水質(zhì)變化情況。
3.2 " 青海湖流域原生動物群落的影響因素
原生動物在水體環(huán)境中營浮游生活,其種類組成、豐度以及優(yōu)勢種等群落結(jié)構與水體環(huán)境因子密切相關。已有研究表明,溫度、鹽度、pH、營養(yǎng)水平等多種因素會對原生動物群落結(jié)構產(chǎn)生影響(王鑫,2014;楊漸,2015;郭飛飛等,2016)。本研究中青海湖流域的原生動物群落受pH、溫度、鹽度、總磷、總氮多種環(huán)境因子的影響。
4類水體原生動物群落結(jié)構的環(huán)境因素存在差異,入湖河流原生動物群落受鹽度、pH、溶解性總固體、總氮含量影響較大,與前人對高原河流原生動物的研究結(jié)果一致(楊欣蘭等,2019;安瑞志,2021)。湖濱帶、子湖原生動物群落受溶解氧、溫度、濁度、總磷含量影響較大,主湖區(qū)原生動物群落受pH、鹽度、溶解氧、溫度、濁度、總磷含量影響較大,與前人對高原湖泊原生動物研究的結(jié)論一致(董云仙和王忠澤,2013;馮鐘等,2018;支珞昀,2020;楊鴻雁等,2020;胡文淵,2021)。
3.3 " 青海湖流域原生動物與其他浮游生物群落共現(xiàn)網(wǎng)絡的影響因素
微生物群落的復雜性及相互作用在維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構和功能的穩(wěn)定方面起著關鍵作用(Chaffron et al,2010)。群落中的各種生物之間存在著共生、合作、競爭、掠奪等互作關系,這些互作關系也決定了生物群落共存的模式(Liu et al,2019)。微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡模型可用于揭示微生物之間潛在的相互作用(Morris et al,2019),并被廣泛用于研究自然環(huán)境中微生物之間的共存關系(Proulx et al,2005)。本研究中,青海湖流域4類水體環(huán)境原生動物與其他浮游生物的正相關關系占主要部分,它們之間可能存在互惠互利的關系或者生態(tài)位的重疊(Hou et al,2019;石晴等,2019;張海涵等,2021)。4類水體環(huán)境網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)差異不大,但是入湖河流網(wǎng)絡連接數(shù)和平均連通度最低,表明與湖濱帶、子湖和主湖區(qū)相比,入湖河流浮游生物間的相互作用更復雜。入湖河流和湖濱帶受到草地淋溶、地表徑流以及人類互動等因素的影響,營養(yǎng)水平相對較高,生物多樣性相對較高,生物互作網(wǎng)絡也相對復雜。主湖區(qū)與其他3類水體相比溫度較低、營養(yǎng)水平較低,生物多樣性也較低,導致生物之間的網(wǎng)絡結(jié)構相對簡單和碎片化。因此,溫度和營養(yǎng)水平是影響青海湖流域浮游生物互作網(wǎng)絡的重要因素。
參考文獻
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(責任編輯 " 張俊友 " 熊美華)
Protozoan Community Structure and Influencing Factors in the Qinghai Lake Basin
LIU Yu1, LUO Shuai2,3,ZHANG Peng4, WANG Xue‐yan2, XIONG Jie2, XIONG Xiong2,
WU Chen‐xi2, JIANG Chuan‐qi2, MIAO Wei2
(1. Key Laboratory of Biodiversity of Aquatic Organisms, Heilongjiang Province, Harbin Normal University,
Harbin " 150025, P. R. China;
2. Key Laboratory of Aquatic Biodiversity and Conservation, Institute of Hydrobiology,
Chinese Academy of Sciences, Wuhan " 430072, P. R. China;
3. College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian " 116023, P. R. China;
4. Laboratory of Wetland and Catchments Ecology in Tibetan Plateau, Faculty of Natural Sciences,
Tibet University, Lhasa " 850000, P. R. China)
Abstract: Protozoa are a group of single-celled eukaryotes with a wide variety of species, broad distribution, short life cycle and a keen response to environmental changes. They are an important structural and functional component of the microbial food web, and the material circulation and energy flow in aquatic ecosystems. As the largest inland saltwater lake in China, Qinghai Lake is a representative of plateau inland lakes and an important water body that is crucial for maintaining the ecological stability of the Qinghai-Tibet Plateau. In this study, we explored the community structure, species diversity and the factors influencing protozoa in four waters of the Qinghai Lake basin (inflow river, near shore, open water and sub-lake) using metagenomic sequencing and bioinformatics. In August 2020, water samples were collected at 32 sampling sites in the four waters for the determination of water environmental parameters and for metagenomic sequencing. Results are as follows: (1) A total of 176 protozoan operational taxonomic units (OTUs) were identified, belonging to 72 genera, 61 families, 43 orders, 19 classes and 12 phyla. (2) Protozoan diversity in the Qinghai Lake basin presented significant spatial differences, and the diversity of the four waters was in the order of inflow river>near shore>sub-lake>open water. (3) The protozoan community was affected by pH, salinity, water temperature, total dissolved solids, turbidity, total nitrogen, and total phosphorus. (4) The co-occurring protozoan networks and other plankton in the inflow river, near shore, sub-lake and open waters gradually became less modular, and the interaction networks among taxonomic groups gradually became fragmented. In summary, high-throughput sequencing was used to conduct a comprehensive investigation of the protozoa in the Qinghai Lake basin, and the results provide a basis for assessing and monitoring the aquatic ecosystems of Qinghai Lake basin.
Key words: protozoan; metagenomic; diversity; community structure; Qinghai Lake basin