澜沧江真核浮游生物的空间格局及其多样性_胡愈炘.pdf

第 40 卷 第 1 期2023 年 1 月长江科学院院报Journal of Changjiang iver Scientific esearch InstituteVol 40No 1Jan 2023收稿日期:2021 08 24;修回日期:2022 02 07基金项目:云南省重点研发计划项目(2019BC002);华能集团总部科技项目(HNKJ18-H23)作者简介:胡愈炘(1993 )，男，湖北黄冈人，工程师，博士，主要从事分子生态方面的研究。E-mail:ssshyx163 com通信作者:邓玥(1980 )，女，云南昆明人，高级工程师，硕士，主要从事河流动力学方面的工作。E-mail:67719747 qq comdoi:10 11988/ckyyb 202108722023，40(1):60 66澜沧江真核浮游生物的空间格局及其多样性胡愈炘1，金磊1，刘威1，谭庆军2，梅增荣2，胡圣1，王英才1，熊少凯1，邓玥3(1 生态环境部长江流域生态环境监督管理局 生态环境监测与科学研究中心，武汉430010;2 华能澜沧江水电股份有限公司，昆明650214;3 云南启迪实业发展有限公司，昆明650214)摘要:目前关于澜沧江浮游生物的研究多局限于浮游植物，缺乏从整个真核生物群落的角度进行探讨的研究。为填补相关方面的研究空白，于 2020 年 10 月在澜沧江近 2 000 km 的区域布设了 36 个样点进行样品采集，基于18S rNA 宏条形码技术探究了真核浮游生物群落的空间分布差异及其对环境因子的响应。测序共得到 1 269 个OTU，涵盖了 45 门 284 属，测序深度足够反映物种多样性。NMDS 和 ANOSIM 分析显示澜沧江真核浮游生物群落依据地理空间分布可划分为 3 个分组:上游的自然河道段、中游的乌弄龙电站和功果桥电站之间区域、下游的功果桥电站以下区域。根据多样性及群落组成数据发现:属于自然河道段的上游群落组成最为均匀，金藻门和硅藻门广泛分布于该区域;属于水库段的中游和下游多样性类似且均低于上游，隐藻门广泛分布于该区域。影响澜沧江真核浮游生物群落结构变化的环境因子主要为水温和碱度。上、中、下游的环境驱动因子有所不同，电导率是影响上游真核浮游生物群落结构的关键环境因子，水温是影响中游的关键环境因子，而下游则主要受总磷的影响。关键词:澜沧江;真核浮游生物;18S rNA;空间分布;环境因子中图分类号:Q89文献标志码:A文章编号:1001 5485(2023)01 0060 07Spatial Distribution of Eukaryotic Plankton in the Lancangiver Basin and Its DiversityHU Yu-xin1，JIN Lei1，LIU Wei1，TAN Qing-jun2，MEI Zeng-rong2，HU Sheng1，WANG Ying-cai1，XIONG Shao-kai1，DENG Yue3(1.Ecological Environment Monitoring and Scientific esearch Center，Yangtze iver Basin EcologicalEnvironment Supervision and Administration Bureau，Ministry of Ecological Environment，Wuhan430010，China;2.Huaneng Lancang iver Hydropower Co，Ltd，Kunming650214，China;3.Yunnan Tus-Industry Co，Ltd，Kunming650214，China)Abstract:Current research on plankton in the Lancang iver is mostly limited to phytoplankton;discussion fromthe perspective of the whole eukaryotic community is in lack To fill the blank in the research area，the eukaryoticplankton diversity and its response to environmental factors were explored by using 18S rNA metabarcoding tech-nology based on water samples collected from 36 locations covering an area of nearly 2 000 kilometers of Lancangiver in October 2020 Overall，1 269 OTUs were obtained from the samples;the eukaryotic plankton species de-tected in these samples cover 45 phyla and 284 genera，reflecting the majority of the diversity Based on NMDSand ANOSIM analysis，the eukaryotic community can be divided into three spatial groups:the natural channel inthe upstream area，the midstream area between Wunonglong hydropower station and Gongguoqiao hydropower sta-tion，and the downstream area of Gongguoqiao hydropower station According to the diversity and community com-position data，the upstream area sees the most evenly distributed eukaryotic community，with Chrysophyte and Ba-cillariophyta broadly distributed;the midstream and the downstream features similar diversity，both lower than that第 1 期胡愈炘 等澜沧江真核浮游生物的空间格局及其多样性in the upstream，with Cryptophyta most broadly distributed Water temperature and alkalinity are dominant envi-ronmental factors that affect the structural change of eukaryotic plankton community in the Lancang iver Drivingfactors vary among the upstream，midstream，and downstream:electrical conductivity is the key environmentalfactor affecting the community structure of eukaryotic plankton in the upstream area，while water temperature in themidstream，and total phosphorus concentration in the downstreamKey words:Lancang iver;eukaryotic plankton;18S rNA;spatial distribution;environmental factors1研究背景澜沧江，境外称为湄公河，是发源于青海唐古拉山北麓查加日玛，流经中国、缅甸、老挝、泰国、柬埔寨和越南的国际大河，其水资源、水能资源极其丰富，战略地位重要1。澜沧江在我国境内河长2 161km，流域面积 16 万多 km22。近年来澜沧江干流梯级电站的开发形成了梯级库群，导致河流水文情势发生改变3，河流生态连续性的改变导致生态环境改变，对澜沧江浮游生物的群落组成和空间分布产生了较大影响4 5。浮游生物是水体中营浮游生活的微小生物，在能量流动和物质循环中起重要作用，其多样性和群落特征能够反映生态环境优劣6。浮游生物分为原核和真核两类，其中原核浮游生物包括细菌、蓝藻和放线菌等。程豹等5基于 16S rNA 高通量测序技术探究了澜沧江流域浮游细菌的群落结构特征，发现自然河道段和水库段浮游细菌多样性和驱动因子存在显著差异。真核浮游生物主要包括浮游植物和浮游动物，浮游植物的群落结构组成对环境具较强指示作用7，浮游动物在水域生态系统的物质转化、能量流动、信息传递过程中发挥着重要作用8。目前澜沧江真核浮游生物群落研究主要集中于浮游植物，例如孙胜浩等9研究了澜沧江硅藻的地理分布模式，结果发现硅藻的分布存在显著的空间差异;朱海涛等10利用浮游植物群落结构数据对澜沧江进行水质评价，数据显示澜沧江源区水生态状况整体优良;殷大聪等11对澜沧江源区浮游植物进行调查和分析，据此发现江源地区水环境状况较好。本研究基于 18S rNA 宏条形码技术研究澜沧江真核浮游生物多样性和群落结构变化，该技术能够深入挖掘真核浮游生物的多样性12，以充分探讨空间差异下不同真核浮游生物群落结构与环境因子的相关性，以期为澜沧江生态环境保护提供参考依据。2材料方法21研究区域与样品采集2020 年 10 月在澜沧江进行样品采集，共布设了 36 个样点，采样区域涵盖澜沧江自源区至下游近2 000 km 的范围，样点布设如图 1 所示。图 1澜沧江样点分布Fig1Location of sampling sites in the Lancang iver对于环境 DNA 样品，采用高压灭菌处理后的采水器采集 1 5 L 表层水样，使用0 2 m 聚碳酸酯滤膜(Whatman)真空抽滤，每次抽滤前使用次氯酸钠对抽滤装置进行浸泡消毒，洗净后进行抽滤。抽滤后将滤膜装于液氮中运输至实验室，使用 DNA 提取试剂盒(Mobio)提取 DNA，在液氮中保存 DNA。对于水质样品，利用 YSI 多参数水质测量仪(Xylem)现场测量每个样点的水温、pH 值、溶解氧(DO)、电导率(EC)等水质指标。水体总磷(TP)、16长江科学院院报2023 年总氮(TN)、硝酸盐(NO3 N)等环境因子的测定参照 地表水环境质量标准(GB 38382002)。碱度(A)的测定参照碱度(总碱度、重碳酸盐和碳酸盐)的测定(SL 831994)。22高通量测序及生物信息学分析采用引物 5 CCAGCASCYGCGGTAATTCC-3和 5-ACTTTCGTTCTTGATYA-3 进行 18S rNAV4 区扩增13。PC 采用 20 L 反应体系，包括4 L的 5 FastPfu Buffer(反应缓冲液)、2 L 的2 5 mM dNTPs(脱氧核糖核苷三磷酸)、正向和反向引物各0 8、0 4 L 的 FastPfu Polymerase(聚合酶)、0 2 L 的 BSA(牛血清白蛋白溶液)溶液、10 ng 的DNA 模板，然后使用 ddH2O(双蒸水)补足至20 L。反应条件为:95 预变性 3 min;95 变性 30 s、50 退火 30 s、72 延伸 45 s(25 个循环);最后72 延伸 10 min。每个样品进行 3 次 PC 技术重复，以无菌水作为阴性对照，阴性对照无可见扩增，将 3 份产物混合后采用