研究思路｜MER：裙带菜养殖区域环境因子的变化驱动微生物群落的改变
论文信息
论文名称：Unrevealing variation of microbial communities and correlation with environmental variables in a full culture-cycle of Undaria pinnatifida
期刊：Marine Environmental Research
IF：3.445
发表时间：2018
研究背景和目的
细菌在环境中承担着各种各样的重要功能，其能够参与营养物质循环、能量转化、有机物降解等多种地球化学过程。人类活动对受体环境中微生物群落的影响受到了越来越多的关注，理解人类活动对微生物群落的改变及其调控因素，能够使得人类在创造更大的经济价值的同时尽可能的维持生态系统的稳定平衡。
水产养殖是一个典型的人工控制过程，由于人类对食物的需求以及水产养殖的高经济效益，水产养殖产业的发展越来越快。在水产养殖环境中的微生物具有各种各样的功能，最受关注的是养殖过程中致病微生物的爆发而导致的养殖物种大量死亡。此外水产养殖过程中的有机质的残留、药物富集、富营养化、养殖废物排放等对于水产养殖效率以及环境的影响都十分明显，养殖环境中的微生物通常具备了分解残留有机物、促进营养物质循环、降解污染物的能力。因此，探索水产养殖过程中微生物群落的变化规律及环境因子对微生物群落的塑造，能够为提高养殖效率和促进养殖环境自净提供理论支持。
裙带菜是一种营养丰富的海洋可食用植物，其养殖方式与大部分水产养殖不同，主要为近海的开放区域进行养殖，养殖区域与周围海洋环境可以自由的进行水交换。裙带菜的养殖过程从第一年的9月开始一直持续到第二年的3月，基本上可以分为3个阶段：
Seeding：在第一年的9月将裙带菜幼苗投放在养殖区域中，之后裙带菜长出假根并固定在固体基质表面；
Growth：为第一年的11和12月，此时水温持续下降，裙带菜快速生长；
Maturity：从第二年的1月至3月，由于温度的升高，裙带菜生长速度降低并逐渐成熟。
本研究的目的：
分析裙带菜养殖过程中微生物群落的变化；
识别裙带菜养殖过程中的核心和差异微生物；
解释裙带菜养殖区域微生物群落与环境因子的关系。
实验设计和分析流程
研究结论
1. 在养殖过程中，养殖区水体微生物群落的丰富度没有明显变化，但Seeding时期微生物群落的多样性高于是它时间。
2. 在养殖过程中，养殖区水体微生物群落具有明显的时间变化规律。
最明显的微生物群落变化发生在10月至11月间，此时养殖区域水温出现突然的大幅下降，从而导致裙带菜生长速度快速增加并提高了其光合作用强度。
3. 在裙带菜养殖的Growth阶段，养殖区水体中Flavobacteriia和Thaumarchaeota的丰度明显上升，而伴随着裙带菜的养殖，水体中Beta-proteobacteria和Acidimirobiia的丰度持续下降。
4. 在裙带菜养殖过程中，其核心微生物组由75个OTUs组成。
核心微生物组中最主要的细菌时SAR11 clade，其能够利用水中的溶解性有机物和氮，还能够促进硫和磷的代谢，因此，SAR11 clade在裙带菜养殖过程中对于维持水质的稳定具有重要意义。
5. 裙带菜光合作用导致养殖区水体中pH和DO的升高与水体微生物群落变化密切相关，在Growth阶段水中无机氮含量升高，使得在该阶段氮循环相关微生物Thaumarcheaeota被富集。
6. 裙带菜养殖过程中，水体微生物群落环境信息处理和遗传信息处理相关功能发生了明显的变化。
数据分析思路
该文章针对裙带菜养殖的全过程，通过比较不同养殖阶段微生物群落的变化及其与环境因子的关系，得到了清晰的研究结果，点击最下方的“阅读原文”下载文献全文。
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