北极快速升温背景下海冰真菌群落变化及其调控机理研究

Under the influence of Arctic Amplification, the sea ice is decreasing, huge ice-source material entering the sea with the melting ice, also the marine ecosystem significantly. With the warmer in Summer, the worse influence of the Arctic. Fungi are dominant eukaryote of marine microbiology ecosystem, whereas rare studies about sea ice fungi community have been reported. We hypothesized that site-specific hydrography would partition marine fungi into distinct communities and the extreme conditions within the sea ice environment would drive speciation. The current project aims to study interannual fungi diversity by cultivable and culture-independent molecular methods, investigate the main factor influence their distribution after comprehensive analysis of environment elements and marine fungi diversity and illustrate the key controller on sea ice fungi community structure. The current project will describe a picture of marine fungi diversity and their distribution divers.

北极快速升温背景下，海冰大量溶化，大量冰源物质入海，已对海洋生态系统产生显著影响，随着夏季升温加剧，这种影响将更为深远。真菌作为海冰生态系统中的重要成员，国际上对其研究有限。我们认为海冰生境的特异性将会使真菌群落分布有显著差异，并且海冰生境可能是真菌物种分化的驱动力。我们将通过依赖培养和非培养的技术手段获取海冰相关生境真菌多样性，结合环境参数进行综合分析，探索影响海冰生境真菌分布因素。通过本课题的完成，可以明确年际间海冰真菌群落结构的变化，阐述海冰真菌群落结构变化的调控机理，是明晰海冰生态系统对北极快速变化响应的必要补充，为揭示海冰真菌的潜在生态功能提供科学依据。

北极地区气候变暖呈放大效应，正以超过全球平均速率的2倍增暖。北极快速升温导致海冰夏季最小覆盖面积由7.0~7.5×106 km2减少到3.5~4.5×106 km2，冰层厚度减少了20%～40%，多年冰比例下降，大量冰源物质入海，已对海洋生态系统产生显著影响，随着夏季升温加剧，这种影响将更为深远。真菌作为海冰生态系统中的重要成员，国际上对其研究有限。本项目结果显示，北冰洋中心区海冰冰表积雪、融池、冰芯及冰下海水中，真菌以子囊菌、壶菌、担子菌为优势类群，藻类以沟鞭藻、中型硅藻纲、金藻纲、绿藻纲、青绿藻纲为优势类群，细菌以伽马变形菌相对丰度最高，其次为阿尔法变形菌、黄杆菌、放线菌、贝塔变形菌、酸微菌纲、腐螺旋菌纲；真菌、藻类和细菌群落组成在不同生境中具有一定的差异性，但临近生境的群落结构更为相似；冰下海水真菌、藻类、细菌物种丰富度和多样性均高于平均水平，且海冰相关生境细菌持有的与代谢和环境信息传导过程相关基因相对丰度高于其他相关基因；海冰相关生境与北冰洋浮游细菌群落均以伽玛变形菌为优势类群。但在属水平，北冰洋受陆源水体影响较大的楚科奇海台区域浮游细菌群落组成相似，淡水或近岸水体优势类群丰度较高，如聚球藻属（Synechococcus）、十球藻属（Octadecabacter）等。本项目的研究结果是明晰海冰生态系统对北极快速变化响应的必要补充，为揭示海冰真菌的潜在生态功能提供科学依据。