时空迁移调控浮游甲壳动物对产毒微囊藻的快速进化

Rapid evolution has been renewing the traditional view that evolution processes of organisms are extremely slow. However, most studies have focused on the fields of discovering and recording the phenomena of rapid evolution, and ignored the impacts of some important ecological variables, for example, biological dispersal. We have attained great results on rapid evolution of zooplanktonic crustacean to toxic Microcystis, and resting egg bank as temporal dispersal. After carefully considering these previous results, we firstly put forward a question: how do spatial and temporal dispersals alter the rapid evolution of zooplanktonic crustacean to toxic Microcystis? We will establish an experimental system using zooplanktonic crustacean and toxic Microcystis. Then, we will explore how biological dispersals alter the direction and magnitude of rapid evolution of zooplanktonic crustacean to toxic Microcystis using experimental evolution. The hypothesis that the moderate dispersal would promote rapid evolution will be tested from two aspects of spatial and temporal dispersals. The results would provide new insights into adaptive mechanisms of zooplanktonic crustaceans to eutrophication in aquatic systems.

快速进化正逐步改变生物进化过程非常缓慢的传统学术观点，但是现有的研究还停留在对快速进化现象的发现和记录上，还没有进一步思考重要生态过程，如生物迁移，是如何调控快速进化。 申请人已经在浮游甲壳动物对产毒微囊藻的快速进化和休眠卵库作为浮游甲壳动物独特的时间迁移策略两个方面取得了较好的结果。对这两项前期工作进一步融合和凝练后，申请人率先提出关键科学问题：时空迁移如何调控浮游甲壳动物对产毒微囊藻的快速进化？ 本项目将构建浮游甲壳动物-产毒微囊藻实验体系，利用实验选择进化技术，从空间迁移和时间迁移两个角度，率先探索生物迁移调控浮游甲壳动物对产毒微囊藻快速进化的作用方式和强度，验证适度迁移促进快速进化的科学假说，为精确阐明浮游甲壳动物对水体富营养化的适应机制提供新思路和理论支撑。

快速进化现象能够改变生物间的相互作用强度与方向，加速物种分化速度，减缓生物灭绝轨迹。但是，已有研究还没有进一步考虑重要生态过程，如生物迁移对快速进化过程的调控。本项目率先提出关键科学问题：时空迁移如何调控浮游动物对产毒蓝藻的快速进化？. 本项目构建了浮游动物—产毒蓝藻研究新体系，利用实验选择进化技术，从空间迁移和时间迁移两个角度，探索了生物迁移调控浮游动物对产毒蓝藻快速进化的作用方式和强度，验证了适度迁移促进快速进化的科学假说。在执行预定计划的基础上，我们还新增了水鸟携带促进浮游动物迁移、蓝藻水华暴发过程对浮游动物抗性进化影响、捕食作用对浮游动物抗性进化影响等三项研究内容，新增加的研究计划也已经执行完成。. 主要研究结果有：发现中型浮游动物对产毒蓝藻抗性的微地理变异；发现蓝藻水华导致浮游动物小型化；发现迁移改变浮游动物对产毒微囊藻的抗性进化过程；发现鱼类捕食促进浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化；发现无脊椎动物加速浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化；发现适度迁移促进浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化；发现蓝藻快速暴发有利于浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化；发现蓝藻水华波动幅度影响浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化；发现崇明东滩春迁水鸟体表携带促进浮游生物的物种扩散；发现上海水鸟体内携带促进浮游生物的物种扩散；阐明上海淀山湖浮游动物休眠卵库结构；发现休眠卵迁移影响浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化；发现天然沉积物卵库没有影响浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化。. 本项目在时空迁移调控浮游动物对产毒蓝藻的快速进化方面取得了较好成果，验证了适度迁移促进浮游动物对产毒蓝藻的快速进化这个科学假说，为阐明浮游动物对水体富营养化的适应机制提供了新思路和理论依据。项目负责人以独立通讯作者发表SCI源刊论文6篇，其中一区期刊2篇。此外，还有3篇已投稿，目前正处在审稿阶段。另有4篇正在撰写，将于近期投稿。在本项目的支持下，已8名研究生顺利毕业。