【摘 要】
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真核浮游生物是海洋中重要的初级和次级生产者,贡献了超过45%的全球初级生产力,在海洋生物地球化学循环和全球气候调节方面起着重要作用,是维持海洋生态系统稳定的基石。面对复杂多样的海洋环境,真核浮游生物通过群落结构及代谢功能的调整来适应环境变化。目前对真核浮游生物环境适应性的研究多集中在室内培养,非常缺乏现场真核浮游生物群落多样性和代谢活性的研究,难以真实反映真核浮游生物对不同环境的适应机制。本论文以
【基金项目】
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国家自然科学基金委杰出青年科学基金项目（No.41425021）；
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真核浮游生物是海洋中重要的初级和次级生产者,贡献了超过45%的全球初级生产力,在海洋生物地球化学循环和全球气候调节方面起着重要作用,是维持海洋生态系统稳定的基石。面对复杂多样的海洋环境,真核浮游生物通过群落结构及代谢功能的调整来适应环境变化。目前对真核浮游生物环境适应性的研究多集中在室内培养,非常缺乏现场真核浮游生物群落多样性和代谢活性的研究,难以真实反映真核浮游生物对不同环境的适应机制。本论文以西北太平洋为目标研究区域,以真核浮游生物为研究对象,运用高通量测序和宏蛋白质组学技术,研究了不同生境下真核浮游生物群落多样性、分布特征以及与生物和非生物因子的关系;分析了不同生境4类重要浮游植物类群的蛋白质表达谱以及重要代谢途径,重点研究了硅藻类群在不同生境下的代谢功能差异,探讨了不同浮游植物类群适应不同环境的分子机制。取得的主要研究结果如下:（1）通过18S rRNA高通量测序研究了西北太平洋微型真核浮游生物多样性以及其与生物和非生物因子间的关系,揭示Metazoa和Dinoflagellata是该海域的优势类群,不同区域不同类群分布有明显差异。环境因子是驱动微型真核浮游生物分布的关键因子,其中温度是最重要的环境因子。细菌丰度和类群也会影响微型真核浮游生物群落结构,尤其是硅藻和甲藻,不同真核浮游生物类群的分布受到特定细菌类群的影响;（2）运用宏蛋白质组学技术研究了四类重要浮游植物类群对环境因子变化的蛋白质组响应,发现浮游植物不同类群在各个站位有着不同的蛋白质功能表达模式,盐度和NH4+是调控浮游植物蛋白质表达的关键环境因子。翻译、信号转导和折叠、分拣和降解代谢途径是浮游植物适应环境的重要代谢过程,四类主要浮游植物类群在不同生境的代谢功能表达差异明显,它们参与环境适应相关蛋白的表达以及其与环境因子间的关系也存在明显差别;（3）运用目标宏蛋白质组学技术研究了不同生境硅藻类群的蛋白质表达谱及差异表达蛋白功能,发现在三个生境下硅藻的相对丰度以及主导类群均有不同,在近岸海域硅藻相对丰度要远高于开阔海域,以Corethron和Actinocyclus为主,开阔大洋则以Pseudo-nitzschia和Chaetoceros为主。差异表达蛋白功能表明,硅藻在近岸海域和开阔大洋有着完全不同的适应机制,尤其在开阔大洋由于受到不同的环境限制,其维持生长的机制也不相同。但是,不论受到什么样的环境限制,硅藻都维持较高的与转录以及核酸代谢相关的蛋白表达,维持其快速生长的潜力,以保证其在环境适宜的条件下能够迅速生长和繁殖。本论文运用高通量测序及宏蛋白质组学技术,较系统地研究了西北太平洋真核微型浮游生物群落结构及环境驱动因子,分析了真核微型浮游植物关键类群的蛋白质表达谱及环境适应机制,揭示了不同浮游植物类群的环境适应策略。本论文提升了我们对西北太平洋真核微型浮游生物多样性及其环境适应性的认识,为未来西北太平洋真核微型浮游生物的深入研究提供了数据基础和科学依据。
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