基于Illumina MiSeq的海南近岸海灣浮游植物群落組成及其物種多樣性分析

摘要：【目的】調(diào)查研究海南近岸海灣浮游植物群落組成及其物種多樣性，探索導(dǎo)致浮游植物多樣性差異的原因，為預(yù)測(cè)赤潮發(fā)生及改善水體質(zhì)量提供參考依據(jù)?！痉椒ā吭诹晁疄场⒑Ｎ矠?、清瀾灣和三亞灣各設(shè)4個(gè)采樣站位采集水環(huán)境樣本，PCR擴(kuò)增18S rRNA序列V4可變區(qū)，基于Illumina MiSeq高通量測(cè)序分析4個(gè)近岸海灣浮游植物群落組成及其物種多樣性，并通過(guò)典型對(duì)應(yīng)分析（CCA）、Mantel檢驗(yàn)及Spearman相關(guān)分析探索浮游植物群落組成與環(huán)境因子的相關(guān)性?！窘Y(jié)果】測(cè)序獲得的542個(gè)浮游植物OTUs共注釋到8門24綱147個(gè)屬246種，角毛藻屬、菱形藻屬、近囊胞藻屬、Ciliophrys、骨條藻屬、海鏈藻屬、斜紋藻屬、原多甲藻屬等為優(yōu)勢(shì)浮游植物屬。硅藻門為陵水灣和三亞灣的優(yōu)勢(shì)物種，浮游植物群落多樣性最高的屬均為角毛藻屬；清瀾灣的優(yōu)勢(shì)物種為綠藻門，優(yōu)勢(shì)多樣性最高的屬為菱形藻屬；海尾灣的優(yōu)勢(shì)物種為褐藻門，優(yōu)勢(shì)多樣性最高的屬為近囊胞藻屬。陵水灣浮游植物群落的Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)與其他3個(gè)海灣間存在顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）差異，而海尾灣、清瀾灣與三亞灣間的多樣性指數(shù)均無(wú)顯著差異（Pgt;0.05）。4個(gè)海灣的浮游植物群落組成均受到不同環(huán)境因子的影響，其中總氮、總磷、電導(dǎo)率、鹽度和水溫是影響浮游植物組成的主要環(huán)境因子。【結(jié)論】海南近岸海灣浮游植物群落中硅藻門物種豐度最高，三亞灣的浮游植物群落多樣性最高，陵水灣的浮游植物群落多樣性最低且存在赤潮發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。總氮、總磷、電導(dǎo)率、鹽度和水溫是影響海南近岸海灣浮游植物群落組成的主要環(huán)境因子，因此，在海洋資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中要實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)污染及環(huán)境因子的變化，確保浮游植物等關(guān)鍵生態(tài)組分的健康與多樣性，避免浮游植物群落失衡和赤潮等生態(tài)災(zāi)害發(fā)生，以保持海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：浮游植物；群落結(jié)構(gòu)；物種多樣性；環(huán)境因子；Illumina MiSeq；海南近岸海灣

中圖分類號(hào)：S917.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-1191（2024）09-2798-15

Phytoplankton community composition and species diversity in nearshore bays of Hainan based on Illumina MiSeq

LI Zhi-jie1，F(xiàn)EI Xiao-wen1，TIAN Ye1，ZHANG Xiu-xia2，HE Li-min1，WU Li-xian1，DENG Xiao-dong2*

（1School of Basic Medicine and Life Sciences，Hainan Medical College，Haikou，Hainan 571199，China；2Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology，Chinese Academy of Tropical Agricultural Science/Key Laboratory of Biologyand Genetic Resources of Tropical Crops of China/Hainan Institute for Tropical Agricultural Resources/HainanProvincial Key Laboratory for Functional Components Research and Utilization of Marine Bio-resources，Haikou，Hainan 571101，China）

Abstract：【Objective】The study aimed to investigate phytoplankton community composition and species diversity in the nearshore bays of Hainan and to explore the reasons behind differences in phytoplankton diversity，providing refe-rence for predicting red tide occurrences and improving water quality.【Method】Water environment samples were col-lected from 4 sampling stations in each of Lingshui Bay，Haiwei Bay，Qinglan Bay and Sanya Bay.The V4 variable re-gion of the 18S rRNA gene was amplified using PCR，and the phytoplankton community composition and species diver-sity in the 4 nearshore bays were analyzed based on Illumina MiSeq high-throughput sequencing.Canonical correspon-dence analysis（CCA），Mantel test and Spearman correlation analysis were used to explore the correlation between phyto-plankton community composition and environmental factors.【Result】A total of 542 phytoplankton OTUs were obtained through sequencing，annotated to 8 phyla，24 classes，147 genera，and 246 species.The dominant phytoplankton genera included Chaetoceros，Nitzschia，Paraphysomonas，Ciliophrys，Skeletonema，Thalassiosira，Pleurosigma and Proto-peridinium.Bacillariophyta was the dominant phylum in Lingshui Bay and Sanya Bay，with the genus Chaetocerosexhibi-ting the highest diversity in the phytoplankton community.In Qinglan Bay，Chlorophyta was the dominant phylum，with Nitzschia showing the highest diversity；while in Haiwei Bay，Phaeophyta was the dominant，with Paraphysomonas ex-hibiting the highest diversity.The Shannon index and Simpson index of the phytoplankton community in Lingshui Bay showed significant（Plt;0.05）or extremely significant（Plt;0.01）differences compared to the other 3 bays，while no sig-nificant differences（Pgt;0.05）in diversity indexes were observed among Haiwei Bay，Qinglan Bay and Sanya Bay.The phytoplankton community composition in all 4 bays was influenced by various environmental factors，with total nitrogen，total phosphorus，conductivity，salinity and water temperature being the major environmental factors affecting phyto-plankton composition.【Conclusion】In the phytoplankton communities of Hainan nearshore bays，Bacillariophyta has the highest species abundance.Sanya Bay exhibits the highest phytoplankton diversity，while Lingshui Bay shows the lowest diversity and poses a potential risk of red tide occurrence.Total nitrogen，total phosphorus，conductivity，salinity and wa-ter temperature are identified as the major environmental factors affecting the composition of phytoplankton communities in the nearshore bays of Hainan.Therefore，in the process of marine resource development and utilization，it is crucial to monitor water quality pollution and changes in environmental factors in realtime to ensure the health and diversity of key ecological components such as phytoplankton，prevent imbalances in phytoplankton communities and ecological disasters like red tides，thereby maintaining the stability of marine ecosystems.

Key words：phytoplankton；community structure；species diversity；environmental factors；Illumina MiSeq；near-shore bays of Hainan

Foundation items：National Natural Science Foundation of China（82260669）；Hainan Key Research and Develop-ment Plan Project（ZDYF2022SHFZ314）；Hainan Natural Science Foundation（322RC766）

0引言

【研究意義】海洋浮游植物雖然生長(zhǎng)繁殖在海洋上層，但其影響遠(yuǎn)超過(guò)其分布區(qū)域，約占地球凈初級(jí)生產(chǎn)力的50%，對(duì)碳、氮、磷和硅等生物相關(guān)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)作出了重大貢獻(xiàn)（Brun et al.，2015）。浮游植物也是次要生產(chǎn)的基礎(chǔ)，能為海洋中更大的生物群體包括魚(yú)類和哺乳動(dòng)物等提供食物源（Quéréet al.，2016）。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物作為初級(jí)生產(chǎn)者，其群落結(jié)構(gòu)如優(yōu)勢(shì)種、物種組成及數(shù)量的變化通常與相應(yīng)的環(huán)境因子密切相關(guān)（黃圓等，2024）。因此，開(kāi)展海洋浮游植物群落組成及其物種多樣性分析可揭示海洋環(huán)境的現(xiàn)狀與變化趨勢(shì)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】顯微鏡觀察是浮游植物分類鑒別最直接、最常用的方法，形態(tài)學(xué)鑒定雖然提供了直觀的參考數(shù)據(jù)，但對(duì)于細(xì)胞尺寸較小，尤其是缺乏獨(dú)特和嚴(yán)格分類學(xué)特征及含量極少的物種難以準(zhǔn)確鑒別（Yuetal.，2015）。此外，顯微鏡觀察鑒定結(jié)果依賴于鑒定人員的經(jīng)驗(yàn)，需要長(zhǎng)時(shí)間的專業(yè)訓(xùn)練，且鑒定結(jié)果存在主觀性，難以全面且準(zhǔn)確地反映研究區(qū)域的浮游植物多樣性。Illumina MiSeq平臺(tái)是研究自然界微生物群落的代表性工具之一（Choi and Park，2020；張海耿等，2023），具有方便快速、準(zhǔn)確率高、信息覆蓋量大等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于微生物研究領(lǐng)域（廖娟等，2020；段明，2023）。Ma等（2015）通過(guò)Illumina MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)揭示了我國(guó)9個(gè)焦化污水處理廠的微生物群落結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)微生物群落組成受污水運(yùn)行方式、流速和溫度的影響，并指出自養(yǎng)氨氧化細(xì)菌和亞硝酸氧化細(xì)菌的比例較低。Yang等（2015）基于Illumina MiSeq測(cè)序技術(shù)探究廈門海域赤潮期間細(xì)菌多樣性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)廈門海域赤潮期間的細(xì)菌多樣性降低、物種均勻性增加，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)已發(fā)生明顯改變，為研究細(xì)菌與赤潮間的關(guān)系提供了新視角。Chen等（2019）將Illumina MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)應(yīng)用于渤海藻華期間的浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抑食金球藻（Aureococcus anophagefferens）是渤海浮游植物水華的主要致病物種，且褐潮暴發(fā)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的年際變化，尤其是秦皇島近海甲藻優(yōu)勢(shì)不斷增強(qiáng)。18S rDNA測(cè)序已廣泛用于研究環(huán)境微生物中真核微生物的群落多樣性及其組成（Ribeiro et al.，2018；Vuorio et al.，2020），其中V4可變區(qū)在聚類分析方面具有明顯優(yōu)勢(shì)（Stoeck et al.，2010；Mahéet al.，2015）。Li等（2022）基于18S rDNA序列的宏條形碼分析南海和菲律賓海浮游生物的地理分布，結(jié)果表明，18S rDNA序列V4可變區(qū)引物在浮游生物分類方面表現(xiàn)出較高的分辨率；Li等（2024）通過(guò)基于18S rDNA序列V4可變區(qū)的環(huán)境DNA宏條形碼分析榮成近岸海域浮游植物的多樣性及其群落結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲藻在無(wú)養(yǎng)殖設(shè)施海灣外圍的相對(duì)豐度較高，并識(shí)別出47種潛在的有害藻種，為海水養(yǎng)殖區(qū)的生態(tài)監(jiān)測(cè)及有害藻華預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。【本研究切入點(diǎn)】三亞灣、清瀾灣、海尾灣和陵水灣是我國(guó)海南省旅游開(kāi)發(fā)和魚(yú)蝦養(yǎng)殖的重要海域（李斌等，2018；Wu et al.，2022），受此影響導(dǎo)致這4個(gè)海灣的水體質(zhì)量逐年下降、環(huán)境壓力不斷增加（蔡廷祿等，2016；杜慧慧等，2017；崔振昂等，2020），特別是陵水灣曾發(fā)生赤潮事件（程玲，2012；梁泰爾等，2018）。富營(yíng)養(yǎng)化水體和正常水體中的浮游植物優(yōu)勢(shì)種及物種多樣性存在明顯差異（Chalar，2009；Dzhembekova et al.，2018），因此，調(diào)查分析三亞灣、清瀾灣、海尾灣和陵水灣的浮游植物群落組成對(duì)掌握這4個(gè)海灣生態(tài)環(huán)境的健康狀況具有重要意義?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于Illumina MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)調(diào)查研究三亞灣、清瀾灣、海尾灣和陵水灣4個(gè)近岸海灣的浮游植物群落組成及其物種多樣性，同時(shí)測(cè)定4個(gè)近岸海灣的水質(zhì)數(shù)據(jù)，探索導(dǎo)致浮游植物多樣性差異的原因，為預(yù)測(cè)赤潮發(fā)生及改善水體質(zhì)量提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣本采集

參照GB 12763—2007《海洋調(diào)查規(guī)范》的要求，在陵水灣、海尾灣、清瀾灣和三亞灣各設(shè)4個(gè)采樣站位，共16個(gè)站位。各站位的采樣分布見(jiàn)圖1。樣品預(yù)處理及保存方法參照GB/T 12763.9—2007《海洋調(diào)查規(guī)范第9部分：海洋生態(tài)調(diào)查指南》的相關(guān)規(guī)定并結(jié)合4個(gè)海灣的實(shí)際情況。水溫、鹽度、透明度、溶解氧、pH和電導(dǎo)率在采樣現(xiàn)場(chǎng)即刻測(cè)定；使用淺水III型浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)長(zhǎng)1.40 m，網(wǎng)口直徑0.37 m，打撈繩長(zhǎng)2.00 m）采集水環(huán)境樣本。采集的水樣過(guò)濾去除較大浮游動(dòng)物和大型顆粒，取1 L水樣置于標(biāo)本瓶，4℃保存運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室；部分水樣加入5%甲醛進(jìn)行固定，混勻后取0.1 mL樣品置于顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)，并參考《中國(guó)南海赤潮研究》《西太平洋浮游植物物種多樣性》進(jìn)行鑒定；另一部分水樣采用孔徑0.45μm的Whatman濾膜進(jìn)行過(guò)濾，將濾膜（生物樣本）封裝于凍存管中液氮保存，過(guò)濾收集的水樣使用哈希DR3900多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀測(cè)定總氮、總磷、氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮含量。

1.2 DNA提取及PCR擴(kuò)增測(cè)序

對(duì)48份樣本進(jìn)行總DNA提取，采用真核生物18S rDNA序列V4可變區(qū)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增。通過(guò)Illumina MiSeq測(cè)序平臺(tái)完成雙末端測(cè)序，測(cè)序獲得的原始數(shù)據(jù)（Raw data）經(jīng)拼接和質(zhì)控過(guò)濾后，得到有效數(shù)據(jù)（Clean data），然后基于Clean data進(jìn)行OTU聚類分析及物種分類注釋。由于采用真核生物18S rDNA序列V4可變區(qū)進(jìn)行高通量測(cè)序能得到大量物種，因此本研究進(jìn)行結(jié)果分析時(shí)先去除浮游植物以外的OTUs，僅分析浮游植物的OTUs。

1.3數(shù)據(jù)分析

測(cè)序數(shù)據(jù)通過(guò)諾禾致源分析平臺(tái)完成Alpha多樣性分析、非度量多維尺度（NMDS）分析和相似性分析，采用典型對(duì)應(yīng)分析（CCA）和Mantel檢驗(yàn)探析浮游植物群落組成與環(huán)境因子間的關(guān)系；使用R軟件包中的randomForest分析不同海灣浮游植物群落的變化情況，并以R軟件包pheatmap繪制可視化熱圖；利用R軟件包中的corrplot在綱和屬分類水平下進(jìn)行浮游植物群落組成與環(huán)境因子的Spearman相關(guān)分析。

2結(jié)果與分析

2.1高通量測(cè)序結(jié)果

測(cè)序獲得18S rRNA序列V4可變區(qū)的原始序列（Raw reads）4653106條，經(jīng)過(guò)濾分析后獲得有效序列（Clean reads）4493955條。除去2%未能拼接的Clean reads，并按照97%的序列相似性進(jìn)行OTU聚類分析，結(jié)果獲得3421個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的OTUs；再去除代表原生動(dòng)物及無(wú)法注釋到真核生物和真菌的OTUs，最終確定獲得542個(gè)浮游植物OTUs。由浮游植物群落OTUs稀釋曲線（圖2）可看出，曲線斜率平滑，變化較小，且趨向于平緩，表明樣本測(cè)序數(shù)量充足，更高的測(cè)序深度將不再產(chǎn)生大量新的OTUs。Rank-Abundance曲線（圖3）可直觀反映樣本中的物種豐度和均勻度，測(cè)序橫軸跨度大，而垂直方向上曲線平緩，說(shuō)明物種多樣性較高且分布均勻。

2.2海南近岸海灣浮游植物群落組成

測(cè)序獲得的542個(gè)真核浮游植物OTUs注釋到8門24綱147屬。由圖4-A可看出，硅藻門（Bacil-lariophyta）含187個(gè)OTUs，占34.50%；褐藻門（Phaeo-phyta）含120個(gè)OTUs，占22.14%；甲藻門（Pyrrophyta）含107個(gè)OTUs，占19.74%；綠藻門（Chlorophyta）含90個(gè)OTUs，占16.61%；隱藻門（Cryptophyta）含25個(gè)OTUs，占4.61%；定鞭藻門（Haptophyta）含8個(gè)OTUs，占1.48%；黃藻門（Xanthophyta）含2個(gè)OTUs，占0.37%；輪藻門門（Charophyta）含1個(gè)OTU，占0.18%。

海南4個(gè)近岸海灣浮游植物OTUs共注釋到24綱（圖4-B），分別是黃藻綱（Xanthophyceae）、針胞藻綱（Raphidophyceae）、普林藻綱（Prymnesiophyceae）、真眼點(diǎn)藻綱（Eustigmatophyceae）、硅鞭藻綱（Dic-tyochophyceae）、褐藻綱（Phaeophyceae）、橫裂甲藻綱（Dinophyceae）、隱藻綱（Cryptophyceae）、鏈絲藻綱（Klebsormidiophyceae）、金藻綱（Chrysophyceae）、迅游藻綱（Bolidophyceae）、石莼綱（Ulvophyceae）、蔥綠藻綱（Prasinophyceae）、綠藻綱（Chlorophy-ceae）、共球藻綱（Trebouxiophyceae）、小豆藻綱（Mamiellophyceae）、四爿藻綱（Chlorodendrophyceae）、綠塵藻綱（Chloropicophyceae）、塵囊藻綱（Chloropi-cophyceae）、腎爿藻綱（Nephroselmidophyceae）、間藻綱（Mediophyceae）、硅藻綱（Bacillariophyceae）、圓篩藻綱（Coscinodiscophyceae）和羽紋綱硅藻（Fragi-lariophyceae）。相對(duì)豐度排名前10的優(yōu)勢(shì)浮游植物綱包括硅藻綱（90個(gè)OTUs，占16.61%）、間藻綱（65個(gè)OTUs，占11.99%）、金藻綱（61個(gè)OTUs，占11.25%）、綠藻綱（25個(gè)OTUs，占4.61%）、隱藻綱（25個(gè)OTUs，占4.61%）、硅鞭藻綱（24個(gè)OTUs，占4.43%）、共球藻綱（24個(gè)OTUs，占4.43%）、圓篩藻綱（21個(gè)OTUs，占3.87%）、真眼點(diǎn)藻綱（13個(gè)OTUs，占2.40%）及褐藻綱（11個(gè)OTUs，占2.03%）。

在相對(duì)豐度較高的61個(gè)浮游植物屬中，以角毛藻屬（Chaetoceros）的數(shù)量最多，其次是菱形藻屬（Nitzschia）、近囊胞藻屬（Paraphysomonas）、Cilioph-rys、骨條藻屬（Skeletonema）、海鏈藻屬（Thalassio-sira）和斜紋藻屬（Pleurosigma）（圖4-C）。含OTU數(shù)量排名前3的屬分別是角毛藻屬、菱形藻屬和近囊胞藻屬，分別含有20、14和13個(gè)OTUs，說(shuō)明屬內(nèi)變異程度較高。此外，在屬分類水平上盒形藻屬（Bid-dulphia）、縫舟藻屬（Rhaphoneis）及婁氏藻屬（Laude-ria）等71個(gè)屬僅含1個(gè)OTU（圖4-C），表明這些屬在海南近岸海灣的多樣性較低。

2.3海南4個(gè)近岸海灣浮游植物群落組成差異

2.3.1陵水灣浮游植物群落組成陵水灣浮游植物OTU數(shù)量在4個(gè)海灣中最低，共注釋到7門23綱。綠藻門含的OTU數(shù)量在4個(gè)海灣中也最低，但甲藻門含的OTU數(shù)量明顯高于其他3個(gè)海灣（圖5-A）。陵水灣浮游植物群落中，硅藻門的相對(duì)豐度（66.63%）最高，其次是甲藻門（16.99%）和褐藻門（10.17%），相對(duì)豐度最低的是黃藻門（0.02%）（圖5-B）。在綱分類水平下，相對(duì)豐度較高的有橫裂甲藻綱、間藻綱、硅藻綱和金藻綱（圖6-A），其中，橫裂甲藻綱含有81個(gè)OTUs，相對(duì)豐度達(dá)17.20%，但在其他3個(gè)海灣浮游植物群落中橫裂甲藻綱的OTU數(shù)量和相對(duì)豐度均較低。OTU_79（共生藻屬Symbiodinium）、OTU_162（棕囊藻屬Phaeocystis）、OTU_200（共生藻屬Symbiodinium sp.Clade C）、OTU_258（Chytrio-dinium sp.Atlantic）、OTU_39（近囊胞藻屬Paraphy-somonas）等是造成陵水灣與其他3個(gè)海灣浮游植物群落組成差異的主要浮游植物屬，且絕大部分隸屬于甲藻門。

2.3.2海尾灣浮游植物群落組成海尾灣浮游植物OTUs共注釋到7門23綱，以綠藻門含OTU數(shù)量最多（58個(gè)OTUs），相對(duì)豐度為34.70%，其次是褐藻門（含72個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為38.26%）（圖5-B）。在綱分類水平下，相對(duì)豐度較高的有褐藻綱、橫裂甲藻綱、共球藻綱、間藻綱、硅藻綱、綠藻綱及金藻綱（圖6-B），其中，橫裂甲藻綱含OTU數(shù)量最多，但相對(duì)豐度較低；褐藻綱含有10個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為29.46%，其相對(duì)豐度遠(yuǎn)高于其他海灣。OTU_146（匍扇藻屬Lobophora）、OTU_516（Tetraselmis）和OTU_3040（小環(huán)藻屬Cyclotella）等是造成海尾灣與其他3個(gè)海灣浮游植物群落組成差異的主要浮游植物屬。

2.3.3清瀾灣浮游植物群落組成清瀾灣聚類獲得315個(gè)浮游植物OTUs，共注釋到7門23綱。綠藻門含有67個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為46.62%；硅藻門含有104個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為26.83%；褐藻門和甲藻門的相對(duì)豐度也較高，分別為24.13%和14.6%（圖5-B）。在綱分類水平下，相對(duì)豐度較高的有橫裂甲藻綱、共球藻綱、間藻綱、硅藻綱、隱藻綱、綠藻綱和金藻綱（圖6-C）。其中，共球藻綱在清瀾灣浮游植物群落中的相對(duì)豐度（31.00%）遠(yuǎn)高于其他3個(gè)海灣。OTU_315（未分類共球藻綱unidentified_Trebouxiophyceae）、OTU_1123（未分類共球藻綱unidentified_Treboux-iophyceae）及OTU_2174（Picochlorum）等是造成清瀾灣與其他3個(gè)海灣浮游植物群落組成差異的主要浮游植物屬，且均屬于綠藻門，其中Picochlorum屬于微微型浮游植物，鏡檢不易發(fā)現(xiàn)。

2.3.4三亞灣游植物群落組成三亞灣是4個(gè)海灣中OTU數(shù)量最多的海灣（367個(gè)OTUs），共注釋到8門23綱。輪藻門僅在三亞灣被發(fā)現(xiàn)，含有1個(gè)OTU，相對(duì)豐度為0.01%（圖5-B）；相對(duì)豐度最高的門是褐藻門（39.57%），物種多樣性最高的門是硅藻門（含有142個(gè)OTUs）。在綱分類水平下，相對(duì)豐度較高的有橫裂甲藻綱、間藻綱、橫裂甲藻綱、隱藻綱、共球藻綱、硅藻綱和金藻綱（圖6-D），其中，硅鞭藻綱在三亞灣浮游植物群落中的相對(duì)豐度（26.46%）遠(yuǎn)高于其他3個(gè)海灣。OTU_303（Ciliophrys）、OTU_2841（海鏈藻屬Thalassiosira）和OTU_3237（未分類橫裂甲藻綱unidentified_Dinophyceae）等是造成三亞灣與其他3個(gè)海灣浮游植物群落組成差異的主要浮游植物屬。

2.4海南近岸海灣浮游植物群落多樣性

以Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)表征海南4個(gè)近岸海灣浮游植物群落多樣性，Shannon指數(shù)越高表明群落多樣性越高，Simpson指數(shù)越高則表明群落豐度越低。由圖7可看出，陵水灣浮游植物群落的Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)與其他3個(gè)海灣間存在顯著（Plt;0.05，下同）或極顯著（Plt;0.01，下同）差異，海尾灣、清瀾灣與三亞灣間的浮游植物群落Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均無(wú)顯著差異（Pgt;0.05，下同）。陵水灣的浮游植物群落多樣性是4個(gè)海灣中最低的，僅聚類到274個(gè)OTUs；三亞灣的浮游植物群落多樣性最高，聚類到367個(gè)OTUs；海尾灣的浮游植物群落多樣性略低于清瀾灣，分別聚類到295和315個(gè)OTUs。

2.5海南近岸海灣浮游植物鏡檢鑒定結(jié)果

通過(guò)顯微鏡對(duì)海南4個(gè)近岸海灣16個(gè)站位的浮游植物進(jìn)行鏡檢，共鑒定出4門，分別為硅藻門、甲藻門、藍(lán)藻門（Cyanophyta）和綠藻門。其中，硅藻門物種占總物種數(shù)的86.56%，其次為甲藻，占7.11%。4個(gè)海灣的浮游植物優(yōu)勢(shì)種各不相同，海尾灣鑒定出浮游植物優(yōu)勢(shì)種14種，三亞灣鑒定出9種，陵水灣鑒定出2種，清瀾灣鑒定出6種。具有明顯優(yōu)勢(shì)的浮游植物有大角管藻（Cerataulina daemon）、菱形海線藻（Thalassionema nitzschioides）、勞氏角毛藻（Chaeto-ceros lorenzianus）、擬旋鏈角毛藻（Chaetocerospseu-docurvisetus）、翼根管藻纖細(xì)變型（Rhizosolenia alataf.Gracillima）及奇異棍形藻（Bacillaria paradoxaGme-lin）等（圖8），均隸屬于硅藻門。通過(guò)比較高通量測(cè)序與顯微鏡鑒定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，海南近岸海灣浮游植物群落均以硅藻為優(yōu)勢(shì)門類，高通量測(cè)序鑒定到8個(gè)門，較顯微鏡鑒別多出4個(gè)門。4個(gè)海灣浮游植物密度排名前10的物種分別是硅藻門的膜狀繆氏藻（Meuniera membranacea）和角突弧眼藻（Arcocellu-lus cornucervis），褐藻門的羊棲菜（Sargassum fusi-forme）、黑頂藻（Sphacelaria_sp._UTEX_LB_800）和近囊孢藻屬（Paraphysomonas），硅藻門的海鏈藻屬，金藻門（Chrysophyta）的Ciliophrys infusionum，綠藻門的密球藻（Pycnococcus provasolii），硅藻門的骨條藻屬，以及硅藻門的擬菱形藻（Pseudo-nitzschia），高通量測(cè)序得到密度較高的物種大部分屬于微微型浮游植物，如膜狀繆氏藻、角突弧眼藻及密球藻等，普通光學(xué)顯微鏡幾乎無(wú)法識(shí)別鑒定。

2.6海南4個(gè)近岸海灣浮游植物群落空間差異

通過(guò)NMDS分析海南4個(gè)近岸海灣浮游植物群落空間差異，結(jié)果（圖9-A）顯示，陵水灣樣本單獨(dú)聚類在一起，與其他3個(gè)海灣樣本存在明顯差異，而其他3個(gè)海灣樣本的相似度較高。主坐標(biāo)分析（PCoA）結(jié)果（圖9-B）也顯示，陵水灣樣本單獨(dú)聚類在一起，與其他3個(gè)海灣樣本存在明顯差異；海尾灣和清瀾灣的物種差異較小，無(wú)明顯差異。NMDS分析的Stress=0.199，小于0.200，說(shuō)明分析結(jié)果可準(zhǔn)確反映不同采樣地點(diǎn)間的差異程度。此外，三亞灣樣本間的距離較遠(yuǎn)，組間重復(fù)性較低；而陵水灣大部分樣本間的距離較近，組間重復(fù)性較好。

2.7海南近岸海灣浮游植物群落組成與環(huán)境因子的相關(guān)性

CCA分析結(jié)果顯示，4個(gè)海灣的浮游植物群落組成均受到不同環(huán)境因子的影響（圖10-A）。根據(jù)圖中箭頭的指向、長(zhǎng)度及其與對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸的投影可看出，總氮（TN）和總磷（TP）影響陵水灣浮游植物群落組成，氨氮（NH3-N）、水溫（Tem）、溶解氧（DO）則影響清瀾灣、海尾灣和三亞灣浮游植物群落組成。其中，陵水灣浮游植物群落組成與總氮呈正相關(guān)，清瀾灣、海尾灣浮游植物群落組成與溶解氧、氨氮和水溫呈正相關(guān)，三亞灣浮游植物群落組成與氨氮、電導(dǎo)率（EC）、鹽度（Sal）、溶解氧和水溫呈正相關(guān)。為進(jìn)一步了解海南近岸海灣浮游植物群落組成與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)，分別在綱和屬分類水平下進(jìn)行浮游植物與環(huán)境因子［總磷、總氮、氨氮、pH、電導(dǎo)率、鹽度、溶解氧和水溫］的Spearman相關(guān)分析。在綱分類水平（圖10-B）下，影響浮游植物群落組成的主要環(huán)境因子有總氮、總磷、氨氮、電導(dǎo)率、鹽度、溶解氧和水溫；在屬分類水平（圖10-C）下，影響浮游植物群落組成的主要環(huán)境因子包括總氮、電導(dǎo)率、鹽度和水溫。

3討論

3.1高通量測(cè)序技術(shù)揭示海南近岸海灣浮游植物多樣性

在海洋浮游植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性研究領(lǐng)域，高通量測(cè)序技術(shù)具有很高的潛力，尤其是針對(duì)顯微鏡觀察鑒定無(wú)法分離或過(guò)于微小且脆弱易被破壞的物種（Abad etal.，2016）。本研究采用高通量測(cè)序技術(shù)，從海南4個(gè)近岸海灣48份樣本中測(cè)序獲得3421個(gè)OTUs，得到大量顯微鏡無(wú)法檢測(cè)的物種，增加了對(duì)海洋浮游植物多樣性的了解。由于浮游植物種類龐大，且數(shù)據(jù)庫(kù)中的條形碼基因序列無(wú)法一一對(duì)應(yīng)，因此很難將環(huán)境序列全部注釋到屬分類水平上（謝薇薇等，2013）。在測(cè)序獲得的3421個(gè)OTUs中只有2101個(gè)OTUs可注釋到屬分類水平（占61.41%）。本研究鑒定得到的浮游植物群落結(jié)構(gòu)與前人的相關(guān)研究報(bào)道（Gong et al.，2020；Wang et al.，2022）基本一致，均以硅藻門為主且物種豐度較高。其中，角毛藻屬（含20個(gè)OTUs）、菱形藻屬（含14個(gè)OTUs）、近囊胞藻屬（含13個(gè)OTUs）、Ciliophrys（含9個(gè)OTUs）、骨條藻屬（含9個(gè)OTUs）、海鏈藻屬（含9個(gè)OTUs）、斜紋藻屬（含8個(gè)OTUs）、原多甲藻屬（Protoperi-dinium，含7個(gè)OTUs）等為優(yōu)勢(shì)浮游植物屬。此外，本次調(diào)查研究還發(fā)現(xiàn)許多低豐度物種，Chrysone-bula、Poteriospumella、Rhizochromulina、Pyramido-dinium、Ankylochrisis、等鞭金藻（Isochrysis）、楔形藻（Licmophora）和盒形藻屬均只含1個(gè)OTU。

王曉敏等（2017）對(duì)陵水灣浮游植物分布的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，陵水灣浮游植物以硅藻門為主，其次為隱藻門和定鞭藻門。本次調(diào)查研究也顯示陵水灣浮游植物以硅藻門為主，其次是甲藻門和褐藻門，即陵水灣浮游植物群落中甲藻門組成變化較明顯。徐翠蓮等（2019）在三亞灣采樣后進(jìn)行顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)硅藻門有18種，占浮游植物總豐度的99.7%，占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而甲藻門僅有4種（占浮游植物總豐度的0.3%）。本次調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，三亞灣浮游植物群落中相對(duì)豐度最高的是褐藻門，但物種豐度最高的依然是硅藻門。賀長(zhǎng)皓等（2022）在海尾灣浮游植物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，浮游植物種類均以硅藻為主，甲藻次之；但本次調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)以綠藻門豐度最高，包含115個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為34.70%，其次是褐藻門（含76個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為38.26%），究其原因可能是高通量測(cè)序發(fā)現(xiàn)較多的微微型浮游植物，由于細(xì)胞過(guò)于微小，一般的形態(tài)學(xué)鑒定極易忽略。于一雷等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，清瀾灣浮游植物群落注釋到7門74屬（種），分別為藍(lán)藻門、硅藻門、綠藻門、隱藻門、裸藻門（Euglenophyta）、甲藻門和金藻門，優(yōu)勢(shì)門類為硅藻門和甲藻門。本次調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，清瀾灣浮游植物群落中以綠藻門（含67個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為46.62%）和硅藻門（含104個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為26.83%）為優(yōu)勢(shì)門類。綜上所述，海南4個(gè)近岸海灣浮游植物群落中的優(yōu)勢(shì)門類與前人的相關(guān)研究（王曉敏等，2017；于一雷等，2018；徐翠蓮等，2019；賀長(zhǎng)皓等，2022）存在明顯差異，但各門類對(duì)應(yīng)的物種豐度（OTU數(shù)量）分布中仍以硅藻門的物種豐度最高，說(shuō)明通過(guò)高通量測(cè)序能更全面準(zhǔn)確地反映浮游植物群落結(jié)構(gòu)的物種分布情況。

3.2海南4個(gè)近岸海灣的浮游植物豐度差異

本次調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，陵水灣與其他3個(gè)海灣浮游植物豐度差異較明顯的門類是綠藻門和甲藻門，4個(gè)海灣浮游植物群落中的綠藻門OTU數(shù)量及相對(duì)豐度分別為：陵水灣含有39個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為2.51%；海尾灣含有58個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為34.70%；清瀾灣含有67個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為46.62%；三亞灣含有60個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為12.44%。無(wú)論是綠藻門的OTU數(shù)量還是相對(duì)豐度，均表現(xiàn)為陵水灣明顯低于其他3個(gè)海灣，可能是陵水灣海水的總氮含量較高而影響了物種多樣性。在綠藻門浮游植物中，如共球藻綱的Picochlorum雖然是一種耐鹽微藻（Henley et al.，2004），但鹽度的增加也會(huì)促使其分布顯著降低。三亞灣的海水鹽度較陵水灣高，但三亞灣有2條淡水河流注入，綠藻門浮游植物也隨著淡水的進(jìn)入，而導(dǎo)致三亞灣離河流最近采樣點(diǎn)的綠藻門豐度比陵水灣高，但隨河流進(jìn)入的綠藻門浮游植物最終無(wú)法適應(yīng)三亞灣鹽度，導(dǎo)致綠藻門浮游植物相對(duì)豐度仍較低。此外，海尾灣的海水鹽度與陵水灣相近，但海尾灣有2條淡水河流注入，導(dǎo)致海尾灣綠藻門浮游植物的豐度高于陵水灣，說(shuō)明有淡水持續(xù)輸入時(shí)綠藻門浮游植物分布將會(huì)增加（Bode et al.，2017；史海藝等，2022）。在4個(gè)海灣浮游植物群落中的甲藻門OTU數(shù)量及相對(duì)豐度分別表現(xiàn)為：陵水灣含有86個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為16.99%；海尾灣含有58個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為5.61%；三亞灣含有50個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為11.84%；清瀾灣含有49個(gè)OTUs，相對(duì)豐度為8.63%。陵水灣浮游植物群落中的甲藻門OTU數(shù)量及相對(duì)豐度均明顯高于其他3個(gè)海灣，結(jié)合CCA分析發(fā)現(xiàn)，總氮是影響陵水灣浮游植物組成的主要環(huán)境因子，且甲藻門下相對(duì)豐度最高的Symbiodinium與總氮呈顯著正相關(guān)，故推測(cè)陵水灣的甲藻門物種豐度較高與總氮偏高有關(guān)。

曾茹等（2021）對(duì)2019年秋季陵水灣浮游植物的鑒定發(fā)現(xiàn)，優(yōu)勢(shì)藻類包括環(huán)紋婁氏藻（L.annu-lata）、中心圓篩藻（Coscinodiscus centralis）、薛氏束毛藻（Trichodesmiumthiebautii）、扭鏈角毛藻（C.tor-tissimus）、雙凹梯形藻（Climacodium biconcavum）、泰晤士扭鞘藻（Streptothece thamesis）和日本星桿藻（Asterionella japonica）。本次調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，陵水灣浮游植物群落中物種豐度最高的屬是角毛藻屬（含11個(gè)OTUs），其次是近囊孢藻屬（含10個(gè)OTUs）和原多甲藻屬（含7個(gè)OTUs）；物種密度較高的物種有膜狀繆氏藻、角突弧眼藻、Paraphysomonasimper-forata、灰甲原多甲藻（Protoperidinium pellucidum）、Symbiodinium sp.Clade及擬菱形藻，與曾茹等（2021）的研究結(jié)果存在明顯差異。海尾灣浮游植物群落中物種豐度最高的屬是近囊孢藻屬（含9個(gè)OTUs），其次為角毛藻屬（含7個(gè)OTUs）、Ciliophrys（含7個(gè)OTUs）和海鏈藻屬（含6個(gè)OTUs）；物種密度較高的物種有羊棲菜、黑頂藻、密球藻、膜狀繆氏藻、蒲扇藻（L.variegata）及并基角毛藻（C.decipiens），與賀長(zhǎng)皓等（2022）于2019—2020年對(duì)海尾灣浮游植物的鑒定結(jié)果相似。在三亞灣，物種豐度最高的屬是角毛藻屬（含16個(gè)OTUs），其次是菱形藻屬（含12個(gè)OTUs）、近囊孢藻屬（含11個(gè)OTUs）、骨條藻屬（含9個(gè)OTUs）和海鏈藻屬（含8個(gè)OTUs）；物種密度較高物種有Ciliophrys infusionum、膜狀繆氏藻、并基角毛藻和角突弧眼藻。這與程賢松等（2021）于2019年對(duì)三亞灣浮游植物的調(diào)查鑒定結(jié)果基本一致，即春季以角毛藻屬為優(yōu)勢(shì)種，秋季以菱形藻屬和骨條藻屬為優(yōu)勢(shì)種。此外，Ciliophrys、近囊胞藻屬、角毛藻屬和骨條藻屬在海南4個(gè)近岸海灣中的物種豐度均較高。

3.3海南4個(gè)近岸海灣的浮游植物群落多樣性差異

陵水灣是4個(gè)海灣中物種多樣性最低的海灣，Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)與其他3個(gè)海灣間存在顯著或極顯著差異，而海尾灣、清瀾灣與三亞灣間的浮游植物群落Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均無(wú)顯著差異。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，硅藻綱、間藻綱、金藻綱、橫裂甲藻綱的相對(duì)豐度均以陵水灣的最高，相對(duì)豐度之和為16.99%，而其他綱的相對(duì)豐度極低（小于2.00%），陵水灣浮游植物OTUs共注釋到106個(gè)屬。海尾灣浮游植物群落中有10個(gè)綱的相對(duì)豐度大于2.00%，占43.48%，海尾灣浮游植物OTUs共注釋到109個(gè)屬。清瀾灣浮游植物群落中有8個(gè)綱的相對(duì)豐度超過(guò)2.00%，占34.78%，清瀾灣浮游植物OTUs共注釋到141個(gè)屬。三亞灣浮游植物群落中有11個(gè)綱的相對(duì)豐度超過(guò)2.00%，占47.83%，三亞灣浮游植物OTUs共注釋到143個(gè)屬。此外，本次調(diào)查研究?jī)H在陵水灣發(fā)現(xiàn)血紅哈卡藻（Akashiwo sanguinea）、多紋膝溝藻（Gonyaulax polygramma），二者作為易引起赤潮的有害藻類，應(yīng)提高警惕，避免赤潮發(fā)生。

3.4環(huán)境因子對(duì)海灣浮游植物群落組成的影響

海南4個(gè)近岸海灣浮游植物群落組成均受到不同環(huán)境因子的影響。分別在綱和屬分類水平下進(jìn)行浮游植物群落組成與環(huán)境因子的Spearman相關(guān)分析，結(jié)果顯示，影響浮游植物組成的主要環(huán)境因子包括總氮、總磷、電導(dǎo)率、鹽度和水溫。其中，圓篩藻屬（Coscinodiscus）、共生藻屬、多溝藻屬（Polykrikos）、原多甲藻屬、斜紋藻屬、羽膜滴蟲(chóng)屬（Pteridomonas）、Geminigera、棕鞭藻屬（Ochromonas）、Spumella、偽柄鐘藻屬（Pseudopedinella）及海洋真核微藻屬（Ostreococcus）受到總氮的顯著影響。

4結(jié)論

海南近岸海灣浮游植物群落中硅藻門物種豐度最高，三亞灣的浮游植物群落多樣性最高，陵水灣的浮游植物群落多樣性最低且存在赤潮發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)?？偟?、總磷、電導(dǎo)率、鹽度和水溫是影響海南近岸海灣浮游植物群落組成的主要環(huán)境因子，因此，在海洋資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中要實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)污染及環(huán)境因子的變化，確保浮游植物等關(guān)鍵生態(tài)組分的健康與多樣性，避免浮游植物群落失衡和赤潮等生態(tài)災(zāi)害發(fā)生，以保持海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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（責(zé)任編輯 蘭宗寶）