检索结果-内蒙古大学图书馆

海洋与湖沼 2021年第2期52卷 522-536页

作者：王敏晓李超伦李梦娜钟兆山中国科学院海洋研究所深海中心青岛266071 中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266237 中国科学院大学北京100049

双壳纲贝类在深海特殊生境——热液、冷泉及有机沉落生态系统中分布广泛,并且在其体内常含有化能共生细菌为贝类提供营养物质。双壳纲贝类与化能共生菌形成的共生体系对于其适应深海还原性生境至关重要。近40 a来随着海洋科考力度加大,... 详细信息

双壳纲贝类在深海特殊生境——热液、冷泉及有机沉落生态系统中分布广泛,并且在其体内常含有化能共生细菌为贝类提供营养物质。双壳纲贝类与化能共生菌形成的共生体系对于其适应深海还原性生境至关重要。近40 a来随着海洋科考力度加大,深海化能生境的神秘面纱被逐渐揭开,越来越多的深海物种被发现,双壳纲贝类无疑是这些化能生态系统中的优势物种。在此,我们对常见的深海化能共生双壳纲贝类与其内共生菌的互作研究进行总结,主要双壳纲门类包含贻贝科(Mytilidae)、囊螂科(Vesicomyidae)、蛏螂科(Solemyidae)、索足蛤科(Thyasiridae)和满月蛤科(Lucinidae),梳理归纳的内容包括深海化能生态系统的发现、"双壳纲贝类—内共生菌"共生体系的组成、共生体系的营养互作、共生体系的建立与维持以及对未来研究的展望。对这些研究内容的总结有利于进一步加深我们对深海特殊生命系统中共生互作机制的认识。

关键词：深海化能生态系统双壳纲共生体系互作机制

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深海化能生态系统大型生物多样性分布格局及其起源演化研究进展

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海洋与湖沼 2021年第2期52卷 508-521页

作者：程娇沙忠利孙邵娥惠敏中国科学院海洋研究所青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室青岛266237

深海被认为是地球上尚未被认识和开发的"最后疆域",深海环境不仅可满足人类对未来资源的部分需求,还孕育出了独特的生态系统和特殊的生命过程。地球上绝大部分生态系统是利用光合作用来维持生命循环,而深海中存在着以化能合... 详细信息

深海被认为是地球上尚未被认识和开发的"最后疆域",深海环境不仅可满足人类对未来资源的部分需求,还孕育出了独特的生态系统和特殊的生命过程。地球上绝大部分生态系统是利用光合作用来维持生命循环,而深海中存在着以化能合成为基础的生态系统。本文重点综述了国内外关于深海化能生态系统中大型生物多样性及其起源演化方面的研究进展,并对印太交汇区深海极端环境的生物多样性研究趋势和发展方向进行了展望。

关键词：深海化能生态系统多样性起源适应性演化地理格局印太交汇区

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深海化能极端环境中劳盆拟刺铠虾(Munidopsis lauensis)的全长转录组测序分析

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海洋与湖沼 2023年第5期54卷 1463-1475页

作者：闫晗惠敏沙忠利程娇中国科学院海洋研究所海洋生物分类与系统演化实验室、青岛市海洋生物多样性与保护重点实验室山东青岛266071 崂山实验室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049

劳盆拟刺铠虾(Munidopsislauensis)是一种十足目铠甲虾,能够适应深海化能合成生态系统的极端环境,但是其已知基因序列信息却很少。为此,采用PacBio平台的SMRT测序技术对来自南海台西南冷泉劳盆拟刺铠虾的肝胰腺、鳃、肌肉和肠混合组织... 详细信息

劳盆拟刺铠虾(Munidopsislauensis)是一种十足目铠甲虾,能够适应深海化能合成生态系统的极端环境,但是其已知基因序列信息却很少。为此,采用PacBio平台的SMRT测序技术对来自南海台西南冷泉劳盆拟刺铠虾的肝胰腺、鳃、肌肉和肠混合组织进行了三代全长转录组测序。通过聚类、校正、去冗余之后共获得28811条高质量isoform,平均长度为2086 bp,N50长度为2275 bp。使用Nr、SwissPort、KEGG、KOG数据库对转录本序列进行功能注释,共有20616(71.56%)条isoform得到注释。进一步高级注释共获得21848个蛋白编码序列,共预测到537个转录因子、6430个长链非编码RNA和10060个SSRs位点。KEGG通路分析发现两条可能与劳盆拟刺铠虾适应深海化能极端生境相关的通路,分别为过氧化物酶体通路和谷胱甘肽代谢通路。其中,共有180条isoform被发现参与编码过氧化物酶体通路中的31个关键酶,213条isoform参与谷胱甘肽代谢通路中19个关键酶的编码。基于全长转录组数据,利用同源比对、功能结构域预测及系统发育树构建等方法对劳盆拟刺铠虾谷胱甘肽S-转移酶(GST)基因家族进行挖掘与鉴定,共发现属于theta、delta、mu、kappa四种亚家族的20条GST候选序列。通过对劳盆拟刺铠虾全长转录组测序、功能注释和环境适应相关的重要基因及通路的分析,不仅丰富了深海组学数据资源,也为进一步揭示甲壳动物适应深海化能极端环境的分子机制奠定了基础。

关键词：劳盆拟刺铠虾深海化能生态系统全长转录组功能注释极端环境适应

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西北太平洋热液冷泉区阿尔文虾科物种的适应性进化研究

西北太平洋热液冷泉区阿尔文虾科物种的适应性进化研究

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作者：王爱阳中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

学位级别：硕士

深海热液和冷泉化能生态系统具有高压、低氧、黑暗以及富含还原性气体等特点。在这种完全无光的生态系统中,初级生产者不是陆地上常见的光合生物,而是可以利用深海热液喷口或冷泉释放的硫化氢、氢气、甲烷等物质的化能自养微生物。阿尔... 详细信息

深海热液和冷泉化能生态系统具有高压、低氧、黑暗以及富含还原性气体等特点。在这种完全无光的生态系统中,初级生产者不是陆地上常见的光合生物,而是可以利用深海热液喷口或冷泉释放的硫化氢、氢气、甲烷等物质的化能自养微生物。阿尔文虾科(Alvinocarididae)物种是深海化能合成生态系统的特有物种之一,和这些生态系统中的许多其他物种一样,阿尔文虾在鳃腔和肠道中拥有重要的化能合成细菌群落。在冲绳热液区阿尔文虾科不同物种占据不同的生态位,其中光足深海阿尔文虾(Shinkaicaris leurokolos)栖息在热液喷口的“黑烟囱”壁上,而长角阿尔文虾(Alvinocaris longirostris)栖息在远离喷口的贻贝床上。此外,长角阿尔文虾是目前已发现的唯一在热液和冷泉区均有分布的阿尔文虾科物种。因此,阿尔文虾科物种为研究生物应对深海化能极端环境适应性进化机制提供了优良模型。本研究首先利用三代结合二代高通量测序技术对冲绳热液的光足深海阿尔文虾和长角阿尔文虾进行了全长转录组的测定和比较。在光足深海阿尔文虾和长角阿尔文虾中分别得到了16,037和13,666条unigenes,其中分别有11,718(73.07%)和10,243(74.95%)条unigenes在NR、NT、KOG、KEGG、KO和GO数据库中得到注释,GC含量分别为46.5%和45.8%。进一步分析两种阿尔文虾的高表达基因发现:与硫化物和重金属解毒代谢相关的基因(SQR、ETHE1、TST和FRI)主要在光足深海阿尔文虾中高表达,而更多与免疫相关的基因(BGBP、CHIT、CHIA和ALPS)在长角阿尔文虾中高表达。除此之外,氧化应激和热应激相关的基因(SODM、GST、GPX、HSP70和HSP7D)在光足深海阿尔文虾中显著扩张,而和免疫相关的基因(CHIA和CHIT)在长角阿尔文虾中显著扩张。最终还发现了6个参与DNA损伤修复相关的基因(HIPK2、INT6、HEAT3、RUVB2、SMC1A和SIR1),5个参与氧化应激的基因(CCD51、RT05、DHC24、IMP2L和VA0E)和5个参与温度适应的基因(PPID、EXL1、L2EFL、NU155和TCPQ)在光足深海阿尔文虾中受到了正选择。这些特征可能与光足深海阿尔文虾和长角阿尔文虾对其不同热液微环境的适应相关。阿尔文虾的共附生菌也在帮助其宿主适应极端环境方面扮演重要角色。利用三代全长16S扩增子测序技术对冲绳热液的长角阿尔文虾、光足深海阿尔文虾以及南海冷泉的长角阿尔文虾鳃相关细菌的群落组成多样性进行了分析。共聚类得到568个OTU,其中冷泉长角阿尔文虾鳃中得到的OTU数目最多(平均每个样品208个),热液光足深海阿尔文虾鳃中的OTU最少(平均每个样品92个)。多样性分析显示,冷泉长角阿尔文虾鳃菌群的多样性最高,而热液光足深海阿尔文虾鳃菌群的多样性最低,并且冷泉长角阿尔文虾和热液长角阿尔文虾鳃相关细菌群落组成更相似。多样性的差异可能是由于冷泉环境较热液更为温和、化学性质更稳定造成的,并且宿主的主动选择可能也在其中发挥了重要作用。进一步的注释发现,三组虾鳃相关细菌都主要由Campylobacteria、Gammaproteobacteria和Alphaproteobacteria组成。但在科水平上,热液光足深海阿尔文虾鳃相关细菌几乎全部由硫氧化相关的Sulfurovaceae组成(94.05%),热液长角阿尔文虾鳃菌中除了Sulfurovaceae(69.21%)外,其他参与硫氧化的Gammaproteobacteria un-group(14.37%)和Thiotrichaceae(6.77%)也占到了比较高的丰度。而在冷泉长角阿尔文虾鳃中除这几类硫代谢相关菌外,具有甲烷氧化能力的Methylomonadaceae的相对丰度明显多于热液长角阿尔文虾和光足深海阿尔文虾(19.38%vs 0.32%vs 0.01%)。因此,研究认为栖息地环境的理化因素和阿尔文虾宿主对细菌的特异性稳定识别可能在其鳃相关菌群组成中发挥了重要作用。综上,本研究通过对不同深海化能合成环境中不同阿尔文虾的全长转录组比较分析,以及虾鳃相关细菌的全长16S扩增子分析阐释了深海极端环境下阿尔文虾适应不同化能生态微环境的分子基础及鳃相关微生物多的样性,丰富了深海生物组学的数据资源,为深入揭示深海化能生态系统大型甲壳动物的适应性进化机制奠定了基础。

关键词：深海化能生态系统阿尔文虾附生微生物多样性比较转录组 16S全长扩增子

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深海化能极端环境中长角阿尔文虾眼睛适应性的转录组学解析

深海化能极端环境中长角阿尔文虾眼睛适应性的转录组学解析

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作者：辛倩中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

学位级别：硕士

深海热液、冷泉化能环境中黑暗、高压,富含硫化氢、甲烷及重金属等物质,生物对此极端环境的适应机制是国际研究的热点。眼睛是重要的视觉器官,已有研究发现其在深海动物中产生了多种多样的变化。长角阿尔文虾是少数在深海热液、冷泉环... 详细信息

深海热液、冷泉化能环境中黑暗、高压,富含硫化氢、甲烷及重金属等物质,生物对此极端环境的适应机制是国际研究的热点。眼睛是重要的视觉器官,已有研究发现其在深海动物中产生了多种多样的变化。长角阿尔文虾是少数在深海热液、冷泉环境中均有分布的优势甲壳动物之一,仍然保留着眼睛结构,并呈现出白色眼睛和橙色眼睛两种表型,成为研究深海化能极端环境中大型动物视觉器官适应性进化的良好材料。本研究首先对生活于深海化能环境中的长角阿尔文虾(Alvinocaris longirostris)和浅海种脊尾白虾(Paraemon carinicauda)的眼组织进行了转录组测定和比较。在长角阿尔文虾和脊尾白虾中分别组装得到了64,352和46,709个unigenes,其中21,922(34.07%)和16,951(36.29%)经NR、KOG、GO和KEGG等数据库得到注释,GC含量分别为39%和40%。分析20种氨基酸所占比例显示两物种中有两个氨基酸之间的差异大于0.30%,显示深海长角阿尔文虾中带正电荷的赖氨酸较多,非极性氨基酸脯氨酸较少;在密码子使用偏好性方面,ΔRSCU值介于0到0.56之间,有八个密码子显示出强烈的负向或正向密码子使用偏好性,这些特点可能与其对深海环境的适应有关。进一步分析发现两物种中都存在较为完整且保守的视网膜决定基因网络,均鉴定出眼睛发育过程中必不可少的转录因子:两个Pax6同源基因,eyeless和twin of eyeless,提示两种虾眼睛的早期幼体发育阶段可能是相似的。然而,与浅海脊尾白虾相比,由于适应深海暗环境,长角阿尔文虾的光转导信号通路中相关组分的数量显著减少,且表达水平显著降低。特别在深海长角阿尔文虾眼睛中不存在短波/紫外线敏感的视蛋白(SWS/UVS)的表达,并且从该物种转录组中仅鉴定出一种中波敏感视蛋白(MWS)。对关键长波敏感视蛋白(LWS)的比较分析发现,相较浅海类群,深海虾类的氨基酸序列结构中没有发现特异的氨基酸突变位点,提示这些深海甲壳动物中的关键视蛋白仍保留其感光和信号转导功能。系统发育分析还表明节肢动物视蛋白可能发生了基因复制事件。颜色是重要的表型特征,发挥多种适应功能。前期研究在长角阿尔文虾中发现存在白眼(AW)和橙眼(AO)两种表型。通过比较转录组分析,在AW和AO之间鉴定到1491个差异表达基因(DEG)。其中,许多差异表达基因功能与免疫,抗氧化和解毒有关。色素的生物合成途径中涉及的两个重要的酶编码基因黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase)和色氨酸氧化酶(tryptophan oxidase)分别在AW和AO中上调,这可能直接与白眼和橙眼表型的差异有关。此外,单核苷酸多态性(SNP)检测到分布在14个unigenes中的28个SNP的基因型在AW和AO间完全不同。其中免疫相关基因crustin Pm5和antimicrobial peptide中分别存在三个和两个非同义突变。以上结果提示长角阿尔文虾眼睛颜色的差异可能是由于阿尔文虾在扩散过程中遇到不同的微环境(如微生物,病原体和有毒物质)引起的免疫反应,并在长期的适应过程中固定下来。综上,本研究对深海化能环境中的阿尔文虾转录组的测定、对眼睛形成和光转导分子组分的解析,以及对其不同眼睛表型形成的分子基础的阐释提供了对深海化能极端环境下特殊生命过程的新认知,丰富了深海生物组学数据资源。为进一步阐明深海化能环境中大型甲壳动物眼睛的发育机制及其应对暗光等极端环境的适应性进化机制奠定了基础。

关键词：长角阿尔文虾深海化能生态系统视觉适应眼睛发育转录组

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基于环境DNA宏条形码技术的海马冷泉大型底栖生物多样性研究

基于环境DNA宏条形码技术的海马冷泉大型底栖生物多样性研究

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中国动物学会·中国海洋湖沼学会贝类学分会第二十次全国贝类学术讨论会

作者：姚高友张华石禹刘文广何毛贤中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院大学南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 中国科学院南海生态环境工程创新研究院

传统深海调查技术(Traditional survey methods,TSMs)的不足限制了人们对深海底栖生物多样性的认知,而环境DNA (Environmental DNA,eDNA)宏条形码技术是目前研究与监测生物多样性的新兴技术。本研究通过与传统ROV原位调查方法结果对比,... 详细信息

传统深海调查技术(Traditional survey methods,TSMs)的不足限制了人们对深海底栖生物多样性的认知,而环境DNA (Environmental DNA,eDNA)宏条形码技术是目前研究与监测生物多样性的新兴技术。本研究通过与传统ROV原位调查方法结果对比,评估了e DNA宏条形码技术在深海冷泉大型底栖生物多样性调查的适用性。结果表明:TSMs与e DNA方法共发现深海大型底栖生物共30种,隶属于6门14纲23目28科,其中19种首次在海马冷泉区发现。物种多样性方面,e DNA与TSMs方法无显著性差异(p>0.05)。然而,这2种调查方法却存在明显的互补性,86%被发现的底栖物种由其中一种方法发现,仅4种(13.33%)重叠,表明在深海冷泉底栖生物多样性调查中,e DNA技术可与传统调查方法形成优势互补,提供更加全面的底栖生物多样性信息。本研究首次评估了e DNA宏条形码技术在深海冷泉生态系统底栖生物多样性调查的有效性,并全面调查了海马冷泉大型底栖生物多样性,为海马冷泉生物多样性保护提供了理论基础。

关键词： eDNA 海马冷泉底栖生物 ROV调查深海化能生态系统

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