琼东上升流区微生物群落结构及功能类群的时空分布特征及演替机制

Marine microorganism drive and respond to important biogeochemical processes on the global scale, such as carbon and nutrient cycling, which are crucial in regulating global marine productivity and climate change. Coastal upwelling is an important part of marine circulation and material transportation. The mesoscale dynamic process and environmental physical-chemical changes leaded by upwelling always play an important role in the regulation of microbial modern distribution pattern and functional process. . We have applied high throughput sequencing method to study the microbial community structure in Qiongdong upwelling. It showed significant differences in the horizontal and vertical distribution of microbial community structure. However, it is still not clear about the process of microbial functional groups and their succession mechanism. This project plans to conduct community structure, abundance, functional group and metabolic activity analysis of marine microorganism in Qiongdong upwelling. Combining with dynamic and physical-chemical data of Qiongdong upwelling, the project will illustrate distribution characteristics and succession mechanism of microbial community structure and functional groups. The driving mechanism of upwelling dynamic process and environmental factor on microorganism distribution and succession will be explored. The implementation of the project will lay theoretical foundation for the study of biogeochemical processes and its mechanism mediated by microorganism in upwelling zone under the background of global climate change.

海洋微生物驱动并响应于全球尺度上重要的生物地球化学过程，如碳循环和营养盐循环，对调节全球海域生产力和气候变化起着至关重要的作用。沿岸上升流是近海环流和物质输送的重要组成部分，其中尺度动力过程及导致的环境理化因子的变化，都对微生物的现代分布格局和功能过程的发挥起到重要的调控作用。.申请者前期利用高通量测序方法研究发现，琼东上升流区的微生物群落结构在水平和垂直分布上都具有显著的差异，但与之相关的微生物功能类群过程的发挥及其演替机制仍不明确。本项目拟在琼东上升流区开展微生物群落结构、丰度、功能类群及代谢活性的分析，结合上升流动力过程和环境理化要素实测数据，阐明琼东上升流区微生物群落结构和功能类群的时空分布特征及演替规律，探究上升流动力过程、环境理化要素及微生物间相互作用对微生物分布及演替的驱动机制，为深入研究全球气候变化大背景下上升流区微型生物介导的生物地球化学过程及其机制奠定理论基础。

海洋微生物驱动并响应于全球尺度上重要的生物地球化学过程，对调节全球海域生产力和气候变化起着至关重要的作用，但是海洋中尺度动力过程对微生物的现代分布格局的调控作用至今尚不明确。本项目以琼东上升流海域7-10月采集的微生物为研究目标，利用宏基因组技术、高通量测序技术、荧光显微镜计数技术、荧光定量PCR技术及生物信息学技术等，分析了琼东海域微生物群落结构的组成、异养微生物（细菌、古菌、放线菌）的空间分布特征、光合自养微生物聚球藻各分型的丰度及空间分布特征，结合环境因子温度、盐度、溶解氧、叶绿素等参数数据，阐明了琼东上升流区微生物群落结构和功能类群的时空分布特征及演替规律，探究了上升流动力过程、环境理化要素及微生物间相互作用对微生物分布及演替的驱动机制。项目取得的主要研究成果如下：（1）调查琼东海域微生物群落结构的整体特征（细菌、古菌、病毒），发现海洋古菌的相对比例在上升流区域站位明显高于外海对照区；（2）调查海洋总细菌（包含细菌和古菌类群）丰度在琼东海域的分布，发现琼东上升流强中心及锋面区表层存在总细菌丰度的高值；（3）探讨琼东海域异养微生物类群（细菌、古菌、放线菌）群落结构及丰度的分布特征、演替规律及驱动机制，发现海洋上升流动力过程影响了古菌和放线菌在琼东上升流强中心的分布，而对细菌类群影响不明显；（4）琼东海域自养微生物（蓝细菌）群落结构的分布特征、演替规律及驱动机制，发现海洋聚球藻不同分型在琼东上升流区域的分型受到了海洋上升流动力过程及河口输入的双重影响，温度、盐度、溶解氧是影响其分布的主要因素。本项目为深入研究全球气候变化大背景下上升流区微型生物介导的生物地球化学过程及其机制奠定理论基础。共发表SCI论文1篇，中文期刊论文1篇，投稿SCI论文1篇，撰写中SCI论文2篇。