贝博ballbet入口:海院科研动态(76)| 海底峡谷沉积物微生物群落组装和功能研究取得新进展

发布人:胡杰伟

        深海微生物在物质循环和能量转移中发挥关键作用。海底峡谷作为陆源碎屑物质从近岸向深海输送的主要通道,是深海微生物最活跃的栖息地之一。与开阔大陆坡相比,海底峡谷剖面的微生物群落结构及其功能显示出更高的异质性和时间变异性。然而,受样品的限制,深海峡谷沉积物的微生物多样性及其分布的驱动因素鲜有研究。

        本研究选取位于海南东部陆坡万户海山区(图1a)的“拐弯”型海底峡谷及溢岸区为研究对象。2019年,我院海洋地质研究团队通过搭乘“深海勇士”号载人深潜器,获取了该区峡谷内部和溢岸区的高精度海底地形数据、原位沉积物柱状样和高分辨率视频录像等资料。该海底峡谷下游段发育海山,以该海山区为界,海底峡谷可分为三段:上游段、拐弯区以及下游段。在拐弯区,峡谷发生近90°的拐弯(图1b)。

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图1 研究区地理位置(a)和“深海勇士”号SY179潜次取样位置(b)

 

        在海山正地形影响下,海底峡谷的物质供应、输运方式具有特殊性,我院深水沉积团队已对该“拐弯型”海底峡谷的地貌-沉积演化过程进行了研究。拐弯区作为海底峡谷输运路径的转折点势必会对各种影响因素产生响应并形成特殊生境。研究区深度位于南海大洋环流特殊“三明治”结构中的底层,其海底生境的营养状况可能受到南海深层水温盐密、含氧量及富营养程度等特性的影响。在南海深层水和海底峡谷浊流等沉积搬运综合作用下,使得研究区具有复杂的、特殊的生境。

        基于此,本研究通过16S/18S rDNA扩增子测序和宏基因组测序技术揭示了该峡谷沉积物中的微生物多样性、群落组装机制及其潜在功能。研究提出了一些新的发现,包括:①表层微生物多样性远低于深层微生物多样性;②古菌和细菌分别在表层和深层占主导;③浊流的存在与否所导致的沉积物堆积速率变化在微生物群落垂直更替中起着关键作用;④研究区域的微生物具有介导硫、碳和甲烷循环的巨大潜力。

        本项研究通过海洋地质学和海洋生物学相结合,为沉积地质学作用如何影响深海沉积物中微生物群落组装提供了新的见解。

 

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图2 沉积地质学作用下的深海峡谷沉积物中的微生物多样性、群落组成与元素地化循环

 

        研究成果近期发表在中科院大类1区Top期刊Microbiology Spectrum(Hualin Liu, Xueyu Cai, Kunwen Luo, Sihan Chen, Ming Su, Jianguo Lu. Microbial Diversity, Community Turnover, and Putative Functions in Submarine Canyon Sediments under the Action of Sedimentary Geology)。我院刘华林博士后(已出站)为文章的第一作者,卢建国副教授为通讯作者。

        该研究得到了国家自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)、广东基础与应用基础研究基金的支持。

 

原文链接:

http://dx.doi.org/10.1128/spectrum.04210-22