珊瑚礁被誉为 “海洋中的热带雨林”,虽仅占全球海洋面积的约 0.17 - 0.5%,却为近 30% 的海洋生物提供了栖息之所。珊瑚与微生物紧密共生,其中共生藻(Symbiodiniaceae)通过光合作用为珊瑚宿主提供有机碳,而相关细菌则在氮、碳、硫、磷循环等多个方面发挥着关键作用 。然而,珊瑚通常被认为是狭盐性生物,适宜生长的盐度范围较窄,一般为 32 - 40‰。
全球气候变暖和人类活动的干扰,使得极端降雨事件增多,河口地区的珊瑚频繁遭受低盐胁迫。例如,珠江口作为中国第二大河的入海口,受淡水径流影响显著。2022 年夏季,华南地区的暴雨导致珠江口万山群岛的珊瑚群落出现严重的白化现象。但长期以来,低盐胁迫对万山群岛珊瑚共生体的影响,以及珊瑚对低盐环境的适应机制尚不明确。
为深入探究这些问题,广西大学广西南海珊瑚礁研究实验室等机构的研究人员开展了相关研究,研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。
研究人员在珠江口万山群岛的平洲和庙湾岛采集了 6 种代表性珊瑚物种(包括扁脑珊瑚(Platygyra daedalea)、多孔鹿角珊瑚(Acropora solitaryensis)等)的样本,同时测定了当地的水质参数。在实验过程中,运用了多种技术方法:通过 PCR 扩增和 Illumina MiSeq 测序,分析珊瑚共生藻和相关细菌的基因序列,以确定其多样性和群落组成;利用血细胞计数法和分光光度法,测量共生藻的密度和叶绿素 a(Chl a)含量 。
研究结果
- 水质参数:2022 年 7 月,万山群岛的海水表面温度(SST)在 29.44 ± 0.07 °C 至 29.72 ± 0.08 °C 之间,溶解氧(DO)含量在 6.65 ± 1.46 至 7.84 ± 0.56 mg/L 之间,盐度在 23.26 ± 0.05‰至 24.83 ± 1.03‰之间,平均盐度为 24.4 ± 1.1‰,远低于该地区正常盐度水平(30.61 - 32.39‰),表明当地珊瑚处于低盐环境。
- 珊瑚共生藻
- 密度和 Chl a 含量:6 种珊瑚的共生藻密度和 Chl a 含量差异显著。如扁脑珊瑚的共生藻密度最高,粗糙菊珊瑚(Echinophyllia aspera)最低;叉枝蔷薇珊瑚(Galaxea fascicularis)的 Chl a 含量最高,而多孔鹿角珊瑚等的含量较低。
- 多样性:不同珊瑚的共生藻多样性指数存在明显差异,粗糙菊珊瑚的 Shannon 指数最高,扁脑珊瑚最低。
- 组成:6 种珊瑚的共生藻均以 Cladocopium 为主,但不同珊瑚的优势亚支有所不同。例如,多孔鹿角珊瑚、扁脑珊瑚和叉枝蔷薇珊瑚的优势亚支为 Cladocopium C1,而精巧扁脑珊瑚(Plesiastrea versipora)等的优势亚支组成则有所差异 。
- 珊瑚相关细菌
- 多样性:不同珊瑚的相关细菌多样性不同,精巧扁脑珊瑚和叉枝蔷薇珊瑚的细菌多样性较高,多孔鹿角珊瑚较低。且低盐环境下,部分珊瑚的细菌多样性有所增加。
- 组成:在门水平上,不同珊瑚的优势细菌门不同,如多孔鹿角珊瑚和扁脑珊瑚以变形菌门(Proteobacteria)为主,精巧扁脑珊瑚和粗糙菊珊瑚则以绿弯菌门(Chloroflexi)为主 。在属水平上,6 种珊瑚中弧菌属(Vibrio)和红杆菌科(Rhodobacteraceae)的相对丰度较高,且正常盐度和低盐度下,珊瑚相关细菌的优势属组成差异显著。
研究结论与讨论
不同珊瑚物种通过调节共生藻和细菌的多样性及组成,展现出不同的低盐适应性。部分珊瑚凭借高共生藻密度、高细菌多样性来适应低盐环境;而另一些珊瑚则通过与特定的共生藻亚支共生、维持高共生藻密度或让少数细菌占优势等方式增强抗性。
该研究首次全面揭示了珠江口河口珊瑚群落微生物组在低盐环境下的变化规律,为理解珊瑚礁生态系统对环境变化的响应提供了关键线索,也为河口珊瑚的保护和管理提供了重要的理论依据。未来,研究人员可基于这些发现,进一步探索如何通过人为干预,增强珊瑚对低盐环境的适应能力,助力珊瑚礁生态系统的恢复与保护。