城市环境研究所揭示了粒径分级过滤方法对浮游生物群落研究结果的影响
发布时间:2022-10-01来源:杨军团队
真核浮游生物是水生态系统的关键组分,在元素循环、能量流动及信息传递过程中发挥重要的作用。淡水微型真核浮游生物大小通常在0.2–200 μm之间,不同粒径大小的真核浮游生物群落具有不同的物种组成和生态作用。采集分离不同大小的浮游生物时,通常使用不同孔径的滤膜过滤水样,这种粒径分级过滤策略提高了我们描述和比较不同粒径浮游生物的能力。长期以来淡水浮游生物研究主要依赖显微技术进行观测,近年来,DNA序列高通量测序技术的广泛应用拓展了人们对微型真核浮游生物群落结构和多样性的认知。然而,基于环境DNA分析浮游生物时,样品采集和处理过程中有可能引入误差,进而导致对真实值的错误估计。目前,不同粒径分级过滤方法对微型真核浮游生物群落研究结果的影响仍有待系统评估。
中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组(杨军团队)选择石兜和汀溪两座亚热带水库为研究区,采用两种过滤方法收集真核浮游生物(方法1:收集0.2–200 μm微型和微微型浮游生物;方法2:先收集3–200 μm微型浮游生物,再收集0.2–3 μm微微型浮游生物),通过18S rRNA基因的荧光定量和高通量测序比较两种过滤方法研究结果中真核浮游生物基因丰度和群落组成的差异。结果表明,不同过滤方法对真核浮游生物rRNA基因丰度的影响较小:样品水平上,47.5%样品的基因丰度无显著差异,95%样品的基因丰度差异不超过0.2–200 μm浮游生物群落中基因丰度的50%;物种水平上,69.58%OTUs丰度之间无显著差异,其中石兜水库92.73%OTUs、汀溪水库90.66%OTUs的丰度无显著差异。此外,不同过滤方法引起的18S rRNA基因丰度差异主要发生于特定季节(如石兜水库1月和7月,汀溪水库4月)的特定物种,并且这些物种多属于低丰度物种。在群落组成方面,两种过滤方法收集的真核浮游生物群落的结果均呈现显著的季节变化,而且在特定季节(石兜水库1月和7月,汀溪水库4月)两种过滤方法收集的真核浮游生物群落组成间也有显著差异。总之,粒径分级过滤影响了一些季节样品中真核浮游生物群落中低丰度生物的结果。该研究有助于人们深刻理解粒径分级过滤-DNA测序分析在真核浮游生物群落研究中引入的偏差,为未来真核浮游生物研究中合理优化粒径分级过滤策略提供了科学依据。
研究结果以Does filter pore size introduce bias in DNA sequence-based plankton community studies?为题发表在微生物领域国际期刊Frontiers in Microbiology, 2022, 13: 969799。硕士生马国琳为第一作者,导师杨军研究员和助理研究员薛媛媛为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目的资助。
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