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期刊：BMC Plant Biology

影响因子：3.930

最近，派森诺生物与武汉水生所合作，在植物生理学知名期刊《BMC Plant Biology》（最新影响因子：3.930）发表最新研究论文，揭示了中国西南地区真核藻类群落分类学组成和多样性以及藻类群落与寄主叶际之间的关系。

研究背景

叶际由植物的气生部分组成，主要由叶组成，叶际可以看作是一个短暂的环境。由于直接暴露于大气中，生活在叶际内的生物经常遭受营养不良的胁迫。在热带雨林中，作为叶际居民的流行附生植物由各种细菌，地衣，真菌，自由生活的藻类和苔藓植物组成。鉴于叶际微生物在森林生态系统功能中发挥着明确的作用，我们需要更多的了解他们的多样性和分布模式。因此，迫切需要更好地表征叶际藻群落的多样性。

研究目的

在本研究中，作者从西双版纳热带植物园收集了40个叶生群落的样本，以便全面研究它们的多样性并以高分辨率对其进行表征。

研究方法

测序技术：PacBio Sequel 高通量测序平台

测序模式：真核藻类18S rRNA基因NS1F/NS8R和NS1F/1650R区域‍

实验设计：于2017年8月在西双版纳热带植物园随机采集陆地植物叶片表面真核藻类。从5个站点采集样本；每个站点收集各8个样本。

研究结果

▶ 不同叶际的分类学多样性

去除模糊和低质量序列（长度小于1500bp的明确序列和嵌合体）后，获得了总共152,324个高质量序列。大多数序列长度分布在1650 ~ 1850 bp之间。用98%相似度进行划分后获得19831个OTU。

通过BLASTn搜索得到与GenBank中每个OTU相似度最高的序列，下载后进行系统发育分析。系统发育树分析显示Trebouxiphycean OTU主要属于6个独立的进化枝，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）。用极大似然法做进化树分析Trentepohliales。

除了从先前研究中获得的主要谱系（Cephaleuros，Stomatochroon，Trentepohlia arborum，T. aurea，T. jolithus，T. annulata，core Phycopeltis，P. prostrata 等）还得到了几个新谱系。所有Chlorophyceaen OTU都嵌入到Jenufa进化枝和Volvocales中。22和6个OTU分别注释为Jenufa进化枝和Volvocales（2个在Reinhardtia进化枝和4个在Stephanosphaerinia进化枝中）。有11个和9个OTU分别注释为Dinophycean和Eustigmatophycean进化枝。Dinophycean和Eustigmatophycea OTU分别与Gymnodiniales sensu stricto和Monodopsis（Monodopsidaceae）形成单系姐妹群。

图1 最大似然法构建系统发育树

▶ 叶际藻类群落组成

在所有样品的2922个OTU中，丝状藻类（Trentepohliales）占分类单元的比例最高，约为60%，1790个。在单细胞群中（1132个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％）。

图2 真核藻类属水平群落结构和多样性

通过方差分析和非度量多维尺度分析(NMDS)表明，不同寄主树和不同采样地点的藻类群落结构在物种水平上的Alpha多样性和Beta多样性没有显著差异。

图3 利用NMDS对40个叶际藻群落按种水平分类成分相似性进行分类

属水平的10个群落共形成5个进化枝。Venn图分析显示，在两个采样点检测到56.45％（1689个OTU）的独有序列，而5个采样点共有的序列仅为8.26%（247个OTU）。这247个OTU属于5个分枝，即Trentepohliales 进化枝，Watanabea 进化枝，Apatococcus 进化枝，Jenufa 进化枝和Volvocales 进化枝。Trentepohlialean 进化枝OTU和Watanabea 进化枝OTU具有最高丰度，其次是Apatoccus 进化枝OTU，而Jenufa 和Volvocales 进化枝的OTU最低。因此，作者认为本研究区域中叶际核心藻类微生物群主要包括Trentepohliales，Watanabea 和Apatococcus 进化枝的藻类。

图4 10种寄主树属水平真核藻类群落结构的比较

图5 5个采样地点的藻类群落图

总结

该研究显示热带叶际真核藻类的多样性非常高。Trentepohliales，Watanabea 进化枝和Apatococcus 进化枝是热带森林叶际群落中的主要藻类。物种水平上的群落结构与寄主植物或寄主位置没有显著关系。该研究提供了大量新的18S rRNA基因序列，将有助于揭示叶际真核藻类的神秘多样性，并与今后类似的该类群落研究进行比较。

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.