研究揭示馬里亞納海溝底棲生物群落結構和多樣性區別于沖繩海槽
文章來源：深海生物學研究室 | 發布時間：2022-07-01 | 【打印】 【關閉】
近日，深海生物研究室海洋生物生態與進化研究組在國際期刊Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers上在線發表了題為“Comparison of structure and diversity of benthic communities in the Okinawa Trough and Mariana Trench by environmental DNA metabarcoding” 的學術論文。研究利用環境DNA和高通量測序技術（即eDNA宏條形碼），分析并比較了西北太平洋兩個深海區域的底棲生物群落結構特征和多樣性。
深海海底地域廣大，具有豐富的生物多樣性，但是長期以來由于受到采樣技術和分析手段等多種因素的限制，人們對深海生態系統的認識仍然比較有限。目前有關深海生物多樣性的研究雖然很多，但是多局限于6000 m以淺的區域，深度超過6000 m的深淵區域仍然是目前地球上探索最少的生態系統。隨著人類活動和氣候變化對深海的影響日益嚴重，為了保護深海生態系統，需要加快深海生物多樣性的研究步伐。
過去很多對深淵底棲生物的調查結果顯示，深淵底棲生物的豐度、多樣性和群落組成和鄰近深海或半深海環境有所不同，但這些研究主要是基于占有優勢的大型底棲生物類群。環境DNA（eDNA）宏條形碼是評估生物多樣性的一種新方法。該方法將環境樣品（例如，沉積物、水體或空氣）和高通量測序技術結合，可以確定環境中出現的物種，并評估總體的生物多樣性。相比傳統方法，這種方法尤其適合研究微小的生物類群（例如，小型底棲動物），而這些微小生物類群在生態系統中往往數量龐大而且非常多樣化。近年來海洋沉積物eDNA宏條形碼研究也顯示這種方法可以幫助人們認識深海底棲生物類群的多樣性和種群分布模式。
研究團隊以沖繩海槽（~500-1000 m）和馬里亞納海溝（~6500 m）為研究區域，利用沉積物DNA和兩個核基因（28S和18S rRNA 基因），比較了深海陸坡和深淵海溝區域底棲生物群落結構和多樣性。
圖1 馬里亞納海溝和沖繩海槽沉積物采樣地點示意圖
研究結果顯示，沖繩海槽比馬里亞納海溝具有更多的真核生物類群，而且兩個深海區域的底棲生物類群的組成是截然不同的。對28S rRNA 基因序列，在OTU水平上，僅有7% 的OTUs（Operational taxonomic units）是兩個區域共有的，而即使在科的水平上，兩個區域之間共有的科也僅占到20%左右。18S rRNA 基因也具有相似的趨勢。NMDS和聚類分析也顯示兩者間的群落組成是顯著不同的（p < 0.05）。
對兩個區域后生動物類群的分析結果也顯示沖繩海槽具有更多的后生動物門類，而且兩個區域中的優勢動物類群明顯不同。28S rRNA基因數據顯示，刺胞動物是沖繩海槽豐度最高的動物類群（序列豐度30.5%），其次是環節動物 ；而海溝中豐度最高（46%）的動物類群是線蟲，其次是軟體動物（16.4%）。海槽區多樣性最高的為環節動物（33個OTUs，21個科）；而在海溝區最多樣的是線蟲，具有21個OTUs（歸屬于10個科）。18S rRNA基因在海槽區顯示了相似的結果，但是卻發現在海溝中Xenacoelomorpha海洋蠕蟲類豐度最高（34.2%），其次是線蟲（22.9%），而且海溝中線蟲是多樣性最高的（19個OTUs，9個科）。
研究結果揭示了馬里亞納海溝底棲生物多樣性低于陸坡區的沖繩海槽，而且兩者具有顯著不同的底棲生物群落。環節動物是海槽區多樣性最高而且豐度較高的一大動物類群，而線蟲則是海溝區最有優勢的動物類群。在未來的工作中，研究團隊將繼續采集來自近岸沿海、深海平原及海溝底部的沉積物樣品，利用環境DNA方法在更大尺度上解析底棲生物從淺海到深淵的分布模式。
圖2 NMDS（a和b）和聚類（c和d）分析結果。其中（a）和（c）為28S rRNA基因數據；（b）和（d）為18S rRNA基因數據。
圖3 沖繩海槽和馬里亞納海溝的后生動物門類的相對豐度。其中（a）和（b）為28S rRNA基因數據；（c）和（d）為18S rRNA基因數據。
論文信息：
Jun Liu, Lvpei Du, Zhilei Sun, Haibin Zhang*, (2022) Comparison of structure and diversity of benthic communities in the Okinawa Trough and Mariana Trench by environmental DNA metabarcoding, Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 185, 103806, https://doi.org/10.1016/j.dsr.2022.103806
Copyright © 中國科學院深海科學與工程研究所 備案證號：瓊ICP備13001552號-1
瓊公網安備 46020102000014號
地址: 三亞市鹿回頭路28號 郵編：572000 網站維護：深海所辦公室 郵箱：office@idsse.ac.cn
