2019-05-17
文案 | 微生物組產(chǎn)品線
正文
最近，派森諾生物與武漢水生所合作，在植物生理學(xué)知名期刊《BMC Plant Biology》（影響因子：3.930）發(fā)表最新研究論文，揭示了中國西南地區(qū)真核藻類群落分類學(xué)組成和多樣性以及藻類群落與寄主葉際之間的關(guān)系。
研究背景
葉際由植物的氣生部分組成，主要由葉組成，葉際可以看作是一個短暫的環(huán)境。由于直接暴露于大氣中，生活在葉際內(nèi)的生物經(jīng)常遭受營養(yǎng)不良的脅迫。在熱帶雨林中，作為葉際居民的流行附生植物由各種細菌，地衣，真菌，自由生活的藻類和苔蘚植物組成。鑒于葉際微生物在森林生態(tài)系統(tǒng)功能中發(fā)揮著明確的作用，我們需要更多的了解他們的多樣性和分布模式。因此，迫切需要更好地表征葉際藻群落的多樣性。
研究目的
在本研究中，作者從西雙版納熱帶植物園收集了40個葉生群落的樣本，以便研究它們的多樣性并以高分辨率對其進行表征。
研究方法
測序技術(shù)：PacBio Sequel 高通量測序平臺
測序模式：真核藻類18S rRNA基因NS1F/NS8R和NS1F/1650R區(qū)域?
實驗設(shè)計：于2017年8月在西雙版納熱帶植物園隨機采集陸地植物葉片表面真核藻類。從5個站點采集樣本；每個站點收集各8個樣本。
研究結(jié)果
? 不同葉際的分類學(xué)多樣性
去除模糊和低質(zhì)量序列（長度小于1500bp的明確序列和嵌合體）后，獲得了總共152,324個高質(zhì)量序列。大多數(shù)序列長度分布在1650 ~ 1850 bp之間。用98%相似度進行劃分后獲得19831個OTU。
通過BLASTn搜索得到與GenBank中每個OTU相似度最高的序列，下載后進行系統(tǒng)發(fā)育分析。系統(tǒng)發(fā)育樹分析顯示Trebouxiphycean OTU主要屬于6個獨立的進化枝，如Prasiolales，Microthamniales，Apatococcus，Watanabea（包括Mysteriochloris，Heveochlorella，Heterochlorella，Phyllosiphon，Polulichloris，Desertella，Kalinella，Parachloroidium和Symbiochloris），Trebouxiale（包括Xylochloris，Eremochloris，Dictyochloropsis和Trebouxiales）和CBCE（Coccomyxa，Botryococcus，Choricystis 和Elliptochloris）。用極大似然法做進化樹分析Trentepohliales。
除了從先前研究中獲得的主要譜系（Cephaleuros，Stomatochroon，Trentepohlia arborum，T. aurea，T. jolithus，T. annulata，core Phycopeltis，P. prostrata 等）還得到了幾個新譜系。所有Chlorophyceaen OTU都嵌入到Jenufa進化枝和Volvocales中。22和6個OTU分別注釋為Jenufa進化枝和Volvocales（2個在Reinhardtia進化枝和4個在Stephanosphaerinia進化枝中）。有11個和9個OTU分別注釋為Dinophycean和Eustigmatophycean進化枝。Dinophycean和Eustigmatophycea OTU分別與Gymnodiniales sensu stricto和Monodopsis（Monodopsidaceae）形成單系姐妹群。
圖1 最大似然法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹
? 葉際藻類群落組成
在所有樣品的2922個OTU中，絲狀藻類（Trentepohliales）占分類單元的比例最高，約為60%，1790個。在單細胞群中（1132個OTU），Mysteriochloris 群占比最高（28%），其次是Parachloroidium 群（15％），Apatococcus 群（14％），Heveochlorella 群（13％），Elliptochloris 群（11％），Phyllosiphon 群（9％），Coccomyxa 群（4％），Symbiochloris 群（2％）和Jenufa 群（1％）。
圖2 真核藻類屬水平群落結(jié)構(gòu)和多樣性
通過方差分析和非度量多維尺度分析(NMDS)表明，不同寄主樹和不同采樣地點的藻類群落結(jié)構(gòu)在物種水平上的Alpha多樣性和Beta多樣性沒有顯著差異。
圖3 利用NMDS對40個葉際藻群落按種水平分類成分相似性進行分類
屬水平的10個群落共形成5個進化枝。Venn圖分析顯示，在兩個采樣點檢測到56.45％（1689個OTU）的不同序列，而5個采樣點共有的序列僅為8.26%（247個OTU）。這247個OTU屬于5個分枝，即Trentepohliales 進化枝，Watanabea 進化枝，Apatococcus 進化枝，Jenufa 進化枝和Volvocales 進化枝。Trentepohlialean 進化枝OTU和Watanabea 進化枝OTU具有最高豐度，其次是Apatoccus 進化枝OTU，而Jenufa 和Volvocales 進化枝的OTU最低。因此，作者認為本研究區(qū)域中葉際核心藻類微生物群主要包括Trentepohliales，Watanabea 和Apatococcus 進化枝的藻類。
圖4 10種寄主樹屬水平真核藻類群落結(jié)構(gòu)的比較
圖5 5個采樣地點的藻類群落圖
總結(jié)
該研究顯示熱帶葉際真核藻類的多樣性非常高。Trentepohliales，Watanabea 進化枝和Apatococcus 進化枝是熱帶森林葉際群落中的主要藻類。物種水平上的群落結(jié)構(gòu)與寄主植物或寄主位置沒有顯著關(guān)系。該研究提供了大量新的18S rRNA基因序列，將有助于揭示葉際真核藻類的神秘多樣性，并與今后類似的該類群落研究進行比較。
文章索引
Zhu H , Li S , Hu Z , et al. Molecular characterization of eukaryotic algal communities in the tropical phyllosphere based on real-time sequencing of the 18S rDNA gene[J]. BMC PLANT BIOLOGY, 2018, 18(365):1-14.
