黄海冷水团区及周边海域真菌多样性与分布格局研究

Fungi as an important group of microbes living in marine ecosystems play a critical role involving the decomposition and mineralization of organic matter. However, there is little available information on fungal diversity in marine environments of China. In the central part of the Yellow Sea, a cold water mass (CWM) formed in water remains in a bottom layer in summer, which plays an important role in maintenance of a high biodiversity of local bottom fauna. The biodiversity level in the CWM area is the highest among the Bohai Sea and Yellow Sea. Given little information of fungal diversity in Chinese seas and the special habitat caused by the CWM, fungal diversity and distribution patterns in the CWM and its surrounding area will be investigated in this study. Samples of water and sediment will be collected from these areas, and traditional cultivation combined molecular tool will be used to obtain more information of fungal species and molecular biodiversity. This study will definitely contribute to conservation and utilization of fungal resources from marine environments. Subsequently, based on hydrological characteristics of the CWM, the effects of spatial and environmental factors on compositions of fungal community will be investigated. This study attempts to disentangle what is the main environmental driver that governs distribution patterns of fungal communities, which will provide valuable information for further understanding of the mechanism of biodiversity maintenance by the CWM.

真菌作为一类重要的微生物资源，在海洋生态系统碳氮物质循环过程中发挥不可替代的作用。然而，我国有关海洋真菌物种资源与多样性研究极为有限，非常有必要针对某些特殊生境开展系统性工作。黄海冷水团是渤黄海最为显著的水文特征，对于维持生物多样性十分关键，冷水团区成为我国北方海域生物多样性最为丰富的区域。鉴于我国海洋真菌资源研究的匮乏与冷水团区的特殊环境，本项目拟针对冷水团区及周边海域广泛采集海水与沉积物样品，结合传统培养方法和高通量测序技术，开展真菌多样性与分布格局研究。预期可以获得较多新颖的真菌物种，也能全面了解这一特殊生境的真菌资源状况，为该区域特殊真菌资源的保护与开发利用提供基础数据与材料。在此基础上，巧妙利用冷水团的水文变化规律，综合温度、盐度及其他环境因素，揭示冷水团影响下的真菌多样性分布格局及其环境驱动力，为认识冷水团维持生物多样性的环境机制提供重要参考。

黄海冷水团是我国北方海域最为重要的海洋水文现象之一，显著影响黄渤海生态系统与渔业生产。真菌作为一类重要的微生物资源，是海洋生态系统的重要组份。黄海冷水团所导致的海洋环境条件的变化，势必影响真菌多样性与群落组成。主要开展了以下研究：（1）利用ITS2 rDNA宏标记技术，分析黄渤海浮游真菌季节性变化特点及其影响因素；（2）基于宏转录组技术，比较分析浮游、底栖海洋真菌基因发表差异、影响因素以及潜在的生态功能；（3）基于传统培养方法，开展可培养真菌的多样性与分类学研究。获得了以下成果：（1）基于高通量测序数据，发现我国黄渤海浮游真菌多样性与群落组成的季节性变化明显，温度和外源输入（黄河输入、黄海暖流输入）是主要的驱动因素，其他环境因子（如盐度、营养盐等）的影响作用随季节发生变化。此外，基于真菌群落相似性与海水理化性质差异，发现黄海冷水团极可能来源于冬、春交替时期的表层水，而非目前普遍认为的冬季表层水。（2）基于宏转录组数据，发现不同门类的真菌在基因表达模式上差异明显，子囊菌与担子菌在ribosome biogenesis、oxidation-reduction process、carbohydrate metabolic process、ATP binding等上具有较高的表达水平。壶菌在signal transduction、proteinaceous extracellular matrix、GTPase activity和calcium ion binding等上的表达量明显高于其他真菌类群。此外，还发现秋季沉积物中的碳水化合物代谢过程和氧化降解过程的基因表达量明显高于秋季海水，但在signal transduction、proteinaceous extracellular matrix、GTPase activity和calcium ion binding等的表达量明显低于后者。（3）基于传统培养方法，共分离获得1335株真菌菌株，其中964株已完成初步鉴定，共鉴定出158个种，隶属2门、14纲、24目和85属，其中疑似新种24个。本研究初步明确了我国渤黄海真菌多样性、区系分布特点、驱动因素以及潜在的生态功能，为深入认识海洋真菌生物地理学分布格局提供了重要数据。