黄海沉积物柱状样中有孔虫古DNA的提取和PCR扩增的方法学初探

海洋沉积物柱状样有孔虫古DNA是近年来国际新兴的研究技术,对于解释海洋全球变化可以获取到传统形态学检获不到的遗传信息,并对其进行比较和补充。目前国际上有孔虫古DNA的研究主要开展于深海和极地等有利于DNA保存的环境,但对于近海陆架海域尚无相关有效的技术研究。为了探索适合提取和扩增陆架浅海环境沉积物柱状样中的有孔虫古DNA的方法,本实验以采自山东半岛附近的黄海沉积物柱状样为研究对象,通过改进DNA提取过程的涡旋震荡时间和洗脱液体积、比较不同的PCR扩增条件和引物对,对陆架浅海地区沉积物柱状样中有孔虫古DNA提取和PCR扩增的方法进行了探索。借助ImageJ软件对PCR产物的凝胶电泳图像进行了定量分析与比较。研究结果显示,延长涡旋震荡时间和减少洗脱液体积可以提高对海洋沉积物环境总古DNA的提取效能,使用引物对s14F0和s15以及优化后的PCR条件能成功扩增陆架浅海环境沉积物中的有孔虫古DNA。本文探索了适用于陆架浅海环境沉积物柱状样的有孔虫古DNA的研究技术,可为古海洋和古环境研究提供新的研究思路。     

西太平洋浮游有孔虫Globigerinita glutinata种内SSU rDNA多样性研究

有孔虫分子鉴定和分子多样性研究多基于SSU rDNA序列片段分析,但某些浮游种内可能存在基因组内rDNA变化,影响分类学和分子生态学的研究结果。为了研究浮游有孔虫物种内是否存在rDNA多样性,本工作以采自热带西太平洋的浮游有孔虫Globigerinita glutinata活体标本作为研究对象,经形态学鉴定后,利用单细胞PCR和克隆技术,获得5个虫体的20条SSU rDNA目的片段(300—400 bp),同时对其序列结构进行了研究。结果显示,同种G.glutinata出现了四类不同的SSU rDNA核酸类型。序列成对分析显示,该种遗传距离差异最长可达0.249,远高于其它物种。此外,同一样本不同克隆片段中,出现了高达四个不同的SSU rDNA核酸型。序列的差异主要集中在三个不同的高变异区,高可变区的长度范围为21 bp到63 bp。从差异序列的间隔分布推断,核糖体基因簇的重组可能是不同SSU rDNA核酸型出现的原因。本工作在国内首次揭示了热带西太平洋浮游有孔虫G.glutinata种内的SSU rD NA核酸型,研究结果表明G.glutinata的种内SSU rDNA变异性极大,复杂的生活史以及假基因的存在或许是造成该现象的原因。     

奥茅卷转虫Ammonia aomoriensis(Asano,1951)与毕克卷转虫Ammonia beccarii(Linnaeus,1758)(有孔虫)的分类学以及在黄东海分布的温盐深特征比较研究

Ammonia aomoriensis(Asano,1951)和Ammonia beccarii(Linnaeus,1758)是两个形态学易混淆,但被广泛使用并具有重要环境指示意义的有孔虫。通过对渤海、黄海和东海陆架区60个站位表层沉积物的水平分布调查,并连续17个月对潮间带分低潮区和高潮区进行了季节调查,对二者的形态分类、生态分布和环境关系进行比较研究。结果表明A.aomoriensis和A.beccarii在潮间带的丰度都有季节性变化,体现冬高夏低的特点,前者一般在高潮区较多,后者在低潮区较多。二者的丰度从潮间带到陆架区随着水深的增加呈阶梯式锐减:平均含量分别达22%和39%;在水深<20m的陆架区平均含量分别降至15%和6%;在水深>20m的陆架区平均含量分别再次降至0.6%和1.4%。统计分析表明二者对盐度和水深的响应相似,但对温度的反应存在差异:在潮间带环境,二者的丰度都与盐度显著正相关;在浅海陆架环境,二者的丰度都与水深呈显著负相关;无论在潮间带还是陆架海区,A.beccarii的丰度都与海水温度呈显著负相关,但A.aomoriensis与温度相关性不显著。本研究结果显示A.aomoriensis和A.beccarii对滨岸浅海都具有优越的指示作用,在古环境分析中,首先可根据二者的含量进行环境推测(潮间带或者陆架浅海),再利用不同环境下本文所建立的线性方程对海水温、盐、深进行大体的估算。     

实验室培养下温度和盐度对底栖有孔虫Ammonia aomoriensis (Asano,1951)存活和生长的影响——基于形态测量

在三个温度(6℃,12℃和18℃)和四个盐度(20‰,25‰,30‰和35‰)完全交互条件下,对中国近海常见底栖有孔虫Ammonia aomoriensis活体进行单个体分组培养实验,每组12个体,实验周期为28d,每两天测量虫体长径和短径、记录房室数目和存活情况,以研究温度和盐度对A.aomoriensis存活、生长和形态变化的影响。统计结果显示,在实验设计的温度和盐度范围内,低温对其存活具有抑制作用,6℃时虫体出现死亡早且最终存活率低,而盐度无明显影响;温度对A.aomoriensis长径和短径的生长均有极显著的影响(p0.001),随着温度升高,生长加快;盐度对A.aomoriensis长径和短径的生长均无显著的影响。实验设计中最适宜的18℃时,两圈房室以上的A.aomoriensis每生长一个房室平均时间3.5-7d,长径和短径的生长速率分别为0.7~1.3μm/day、1.2~1.9μm/day。培养结束后A.aomoriensis的虫体长宽比与温度显著相关(p0.05),与盐度无显著相关,且温度升高,个体长宽比减小,形态更接近于圆形,推测其可以作为指示温度变化的指标。温度和盐度对A.aomoriensis的交互作用在长径的生长中显著,在短径的生长和长宽比中不显著。本研究结果表明,在实验室培养条件下,相比于盐度,温度对A.aomoriensis存活、生长和形态变化影响更显著。     

海洋标准化重大成果:有关微体古生物的国家新标准《海洋沉积物间隙生物调查规范》发布并实施

正2017年10月14日,国家标准《海洋沉积物间隙生物调查规范》BG/T34656-2017(以下简称《标准》)由国家标准化技术委员会正式发布实施,这是我国自本世纪80年代以来首次新制定并实施有关海洋微体古生物调查的国家标准。《标准》由中国科学院海洋研究所主持,同济大学、国家海洋局第一海洋研究所、国家海洋局第二海洋研究所、国家海洋局第三海洋研究所、中国地质调查局青岛海洋地质研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国地质大学(北京)、中国科学院南京地质古生物研究所、中国海     

温度对热带西太平洋活体浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer生长的影响研究

2016年2-4月搭乘"科学"号科学考察船对采自热带西太平洋海区的浮游有孔虫进行船上现场分离,分别在两种不同温度(22℃和27℃)下对Globigerinoides sacculifer进行单种培养,研究温度对G.sacculifer生长的影响。培养实验结果表明:G.sacculifer的个体生长受温度的影响显著,27℃下生长率(29.72μm/day)显著大于22℃(17.28μm/day)(P0.05)。22-27℃之间的温度系数Q10为2.96,G.sacculifer体长每天增长约17.28~29.72μm,达到成体大小(~400μm)约需2周。本研究结果显示,热带西太平洋海区G.sacculifer的温度系数较高,表明其对温度的反应极为敏感。     

热带西太平洋浮游有孔虫Globigerinoides ruber(白色)的基因型研究及其古海洋学意义

Globigerinoides ruber是最常见的热带-亚热带浮游有孔虫种类,被广泛地应用于古环境重建。本实验通过浮游生物垂直拖网采集热带西太平洋海区目标站位表层200 m以浅水体中的浮游有孔虫,在体视显微镜下挑选出单个活体G.ruber(白色)个体,采用DOC法提取虫体的总DNA,利用有孔虫特异性引物扩增SSU rDNA目的片段。我们通过构建系统发育树研究了G.ruber(白色)基因型多样性,并比较了不同基因型G.ruber(白色)的形态差异和分布特点。ML/BI树显示:在热带西太平洋海区获得的G.ruber(白色)样本中,有两大基因型Type I和Type II,Type I又包括Type Ia、Type Ib2两种类型。Type I和Type II个体的形态特征和栖息环境存在明显差异:Type I个体的三个房室呈显著的球状,主要分布在表层30 m以浅的水体中;Type II个体的三个房室呈扁平的近似球状,主要分布在水深30 m以下的水体中。本工作是对热带西太平洋浮游有孔虫DNA分子数据的重要补充,旨在为古海洋学重建提供更加精确的替代性指标。