CO_(2)升高对风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)钙化速率和 基因表达的影响

本文以风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)为研究对象,以三亚珊瑚礁海域自然海水培养的珊瑚样本为对照组,模拟本世纪末海水酸化状况,并开展珊瑚模拟培养试验。以此探究海水酸化对A.hyacinthus钙化和基因表达的影响。在酸化胁迫下,A.hyacinthus净钙化速率显著下降,基因表达受到显著影响,其中有机物运输、阴离子运输、化学应激等通路上调,动物器官发育、脂质转运、细胞生物合成、细胞表面受体信号等通路下调。与钙化相关的基因中,碳酸酐酶和溶质运载蛋白下调,但是Ca^(2+)-ATP酶和钙离子运输相关的基因上调。结果表明,高CO_(2)影响了A.hyacinthus的钙化和多个生物过程的基因表达,海水酸化可能通过抑制珊瑚碳酸酐酶等基因表达,减少HCO–3运输,最终降低钙化速率。

不同温度下杉叶蕨藻对风信子鹿角珊瑚附生微生物群落的影响

全球变暖引发珊瑚礁区向大型海藻场生态演替现象与日俱增,大型海藻对珊瑚的影响主要包括抑制生长、发育与繁殖,但不同的海藻对不同的珊瑚具有不同的影响,二者之间的关系仍未有定论。为探究热压力所引起二者竞争关系的变化,以枝状风信子鹿角珊瑚(Acroproa hyacinthus)和大型底栖海藻杉叶蕨藻(Caulerpa taxifolia)为研究对象,设置了环境温度(27℃)与热压力温度(30℃),比较藻类间接接触和直接接触珊瑚对珊瑚附生微生物群落结构的影响,并从培养水环境及海藻表面微生物中寻找影响珊瑚表面微生物的原因。结果表明,去除嵌合体后共获得3369713条优化序列,并且大部分细菌得到注释。环境温度下,间接接触与直接接触组微生物表达模式接近,海藻的处理使得珊瑚表面附生微生物种类、丰度、PcoA区分度最高。门水平上,微生物群落主要由变形菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、厚壁菌门、放线菌门组成。目水平上,微生物群落主要由红细菌目、黄杆菌目、肠杆菌目、蓝细菌目、假单胞菌目、噬几丁质菌目组成。这些细菌表型主要包括革兰氏阴性、好氧细菌、移动元件含量和胁迫耐受四大类,生态功能主要包括化能异养和需氧化能异养。对12个处理组的36个样本进行核心ASV分析(amplicon sequence variants),共获得139个核心ASVs。以假单胞菌目、黄杆菌目、噬几丁质菌目、红细菌目为主,还包括立克次氏体菌目、伯克霍尔德氏菌目、肠杆菌目、疣微菌目等。通过线性判别分析(linear discriminant analysis)可比较各组中相对丰度具有显著差异的细菌类群。环境温度下,群落中弧菌(Vibrio)、邻单胞菌(Plesiomonas)、奈瑟氏菌(Neisseria)以及螺旋体菌(Brevinema)相对丰度显著升高;温度升高后,珊瑚白化且胞内寄生病原微生物丰度显著升高,如米卡弧菌(Micavibrionales)与立克次氏体菌(Rickettsiales);热压力下,海藻的加入缓解了珊瑚白化、减少了胞内寄生性微生物丰度、显著提高了益生菌海命菌(Marivita)以及Halioxenophilus丰度。因此,在不同温度下杉叶蕨藻既作为压力源转移病原菌,又协助珊瑚抵抗胞内寄生菌,结果有助于理解大型海藻—珊瑚的竞争关系,解释海藻对珊瑚的潜在生态影响。

海水酸化和升温对两种造礁石珊瑚生长和钙化的影响

以海南岛三亚鹿回头两种常见的造礁石珊瑚(鹿角杯形珊瑚Pocillopora damicornis和丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis)为研究对象,通过室内培养实验探究海水酸化和升温两种联合因子对造礁石珊瑚生长和钙化的影响。结果显示:两种珊瑚受海水酸化的影响显著,丛生盔形珊瑚在pH 8.1下的生长速率显著高于pH 7.7和7.4环境,鹿角杯形珊瑚在pH 7.4下的钙化速率显著低于pH 7.7和8.1环境。且鹿角杯形珊瑚的生长速率与钙化速率显示各温度和pH因子之间均出现拮抗现象,能有效缓解珊瑚白化;相同的拮抗现象也出现在丛生盔形珊瑚的钙化速率上,但在其生长速率则表现出协同作用,加速珊瑚白化。鹿角杯形珊瑚与丛生盔形珊瑚的生长速率和钙化速率对海水升温和酸化的响应存在种间特异性。

聚焦退化珊瑚礁关键造礁石珊瑚类群的补充与恢复——以三亚 西岛为例

在全球变化和人类活动不断加剧的背景下,海南三亚西岛的珊瑚礁正处于退化状态。造礁石珊瑚群落以团块状为主,分枝状珊瑚严重退化,对环境敏感的鹿角珊瑚属占比降低,且数量、种类明显减少。基于此,本研究聚焦关键物种—鹿角珊瑚属(Acropora sp.)的补充和恢复,利用无性培殖的珊瑚开展珊瑚礁生态修复试验。期望通过补充鹿角珊瑚属种类和数量,改善西岛造礁石珊瑚群落,促进受损珊瑚礁生态系统的功能恢复,维护西岛及周边海域生态稳定,本研究首先通过苗圃培育技术,利用珊瑚树形苗圃和浮床式苗圃共培育鹿角珊瑚种苗2500株,经6个月的培育后,获得6221株大小为(13.1±1.7)cm的珊瑚用于底播移植;随后采用铆钉法将上述珊瑚移植至西岛近岸原生礁石。结果表明:移植8个月后,移植珊瑚的存活率高达98%,珊瑚平均大小为(19±0.17)cm,平均生长速率为(0.73±0.17)cm·month^(−1)修复区活造礁石珊瑚覆盖率提高至43.83%,其中鹿角珊瑚属的覆盖率为10.55%;移植20个月后,移植珊瑚的存活率为93%,珊瑚平均大小为(26.2±5.7)cm,平均生长速率为(0.60±0.28)cm·month^(−1)修复区活造礁石珊瑚覆盖率提高至61.49%,其中鹿角珊瑚属的覆盖率为15.93%。总体来说,本研究选择的珊瑚种类合适,采用的珊瑚苗圃培育技术和铆钉法珊瑚底播移植技术可靠,西岛退化珊瑚礁区鹿角珊瑚恢复效果显著。本研究可为我国典型近岸退化珊瑚礁生态系统的保护和修复提供参考,并为未来我国珊瑚礁修复技术发展提供理论和技术支持。

两种造礁石珊瑚固碳能力初步研究

珊瑚礁是海洋中生产力水平最高的生态系统之一,其碳循环受珊瑚光合作用、呼吸作用和钙化作用三大代谢过程的共同调节,过程十分复杂。为探明珊瑚固碳能力,明确其在光照和黑暗下固碳能力的变化过程,本研究以取自三亚蜈支洲岛健康风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)和丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)为研究对象,基于碳酸盐体系分析方法,通过设置光照、黑暗两种处理方式,测定试验前后水体理化因子变化,并根据CO_(2)体系计算软件得出水体溶解无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)和二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide,pCO_(2))含量。结果显示:在光照条件下,两种珊瑚所处水体总碱度(total alkalinity,TA)和酸碱度(pH)下降,水温和溶解氧(dissolved oxygen,DO)上升,DIC和CO_(2)被持续消耗,产生碳汇效应;黑暗条件下,水体TA、pH和温度上升,DO下降,DIC和CO_(2)持续释放,产生碳源效应;比较光暗处理结果后,计算得出风信子鹿角珊瑚固碳率为0.00576mol··m^(-2)·h^(-1);丛生盔形珊瑚固碳率为0.00022mol··m^(-2)·h^(-1),风信子鹿角珊瑚固碳效率显著高于丛生盔形珊瑚(P<0.05);两种珊瑚光合作用吸收CO_(2)的量大于自身所产生的,属于CO_(2)的汇。综上所述,两种珊瑚最终降低了水体TA、DIC和pCO_(2),能够促进大气CO_(2)向海水转移,形成碱度汇和碳汇效应。

鼻形鹿角珊瑚对不同温度的响应及白化研究

通过突然升温和缓慢升温2种不同的模式,探讨了不同水温对我国一种鹿角珊瑚Acropora nasuta白化的影响,同时也探讨了珊瑚在白化过程中的适应机制。结果表明,在突然升温模式下,高温(34℃)对共生藻光合系统有非常大的破坏作用。在缓慢升温模式下,共生藻对高温(34℃)表现出了一定的耐受性。在两种不同的升温模式下,共生藻密度与单位面积叶绿素a含量的变化较一致,却与单位共生藻叶绿素a含量的变化不一致。总体而言,共生藻密度与单位面积叶绿素a含量对温度较为敏感。当单位共生藻叶绿素a含量明显下降时,珊瑚已经遭遇到较为严重的环境压力。

鹿角珊瑚人工养殖的初步研究

为了探讨珊瑚人工养殖的基本条件和方法,分别在陆基水泥池中和海底珊瑚苗床上对3种鹿角珊瑚:粗野鹿角珊瑚(Acropora humilis)、霜鹿角珊瑚(Acropora pruinosa)和松枝鹿角珊瑚(Acropora brueggemanni)的人工养殖进行了实验。结果表明,这3种珊瑚可以在深圳市鹅公湾近岸海域的海底珊瑚苗床上常年生长;在水泥池中当水温低于14℃或高于28℃时珊瑚陆续死亡;这3种珊瑚的生长速度在适温范围内随着水温的升高而加快,最大月生长值是6.05 mm;光照对这3种珊瑚的生长有影响,直接的阳光照射会引起水泥池中珊瑚的死亡。

膨胀蔷薇珊瑚与壮实鹿角珊瑚的胚胎和幼虫发育

造礁石珊瑚的有性繁殖是修复珊瑚礁生态系统的有效途径之一。文章为国内首次报道造礁石珊瑚有性繁殖和幼体发育过程,为利用有性繁殖技术恢复珊瑚礁生态系统提供了发育生物学上的理论基础。海南省三亚市鹿回头海域的大部分珊瑚在2009年3月底至4月中发生有性繁殖行为。2009年4月11日晚采集膨胀蔷薇珊瑚Montipora turgescens和壮实鹿角珊瑚Acropora robusta自然排放的受精卵,研究其胚胎及幼虫发育的过程。通过连续观察和显微拍摄记录了2种珊瑚的受精卵发育过程,结果显示,受精卵经过分裂变为桑葚胚;桑葚胚经过进一步发育变形为虾片状,进而发育成盘状幼体;盘状幼体由四周向内弯曲形成碗状的结构,进而出现原肠胚及纤毛,发育成为椭圆型或圆形的浮浪幼虫;浮浪幼虫发生附着变态,长出触手,发育成珊瑚幼体。通过观察还发现,膨胀蔷薇珊瑚的卵母细胞中本身就含有黄褐色虫黄藻,壮实鹿角珊瑚的卵母细胞中没有虫黄藻,其共生的虫黄藻是在发育过程中从周围环境获得的。

南海佳丽鹿角珊瑚化学成分的研究

从中国南海的一种石珊瑚—佳丽鹿角珊瑚[Acropora pulchra(Brook)]的乙酸乙酯可溶部分和亚丁醇可溶部分获得6个已知有机化合物,通过EIMS,IR,~1HNMR,^(13)CNMR,~1H-~1HCOSY等实验确定了它们的结构,分别为:正十六碳醇(1)、(24S)-24-甲基胆甾醇(2)、胸腺嘧啶脱氧核苷(3)、尿嘧啶脱氧核苷(4)、胸腺嘧啶(5)和尿嘧啶(6)。从自然界中直接获得大量纯的(24S)-24-甲基胆甾醇尚属首次,其完整的波谱数据也是首次报道。化合物(4)则是首次从珊瑚类动物中分离获得。本文是第一次报道佳丽鹿角珊瑚的化学成分。

锌胁迫下两种鹿角珊瑚虫黄藻荧光值的变化

以海南三亚鹿回头珊瑚礁区生长的花鹿角珊瑚（Acroporaflorida）和浪花鹿角珊瑚（Acroporacytherea）为研究对象，通过实验室模拟金属锌的胁迫环境，利用叶绿素荧光仪测试两种珊瑚虫黄藻在不同浓度硫酸锌胁迫下的叶绿素荧光参数。实验结果显示：（1）当珊瑚暴露在相对低浓度锌（105．6ug／L）条件下，枝条较细的浪花鹿角珊瑚的最大光化学产量（Fv／Fm）和最大电子传递速率（rETRmax）快速下降；较粗的花鹿角珊瑚前6天无明显反应，但到第8天时其几，砌和rETRmax亦开始显著下降；（2）当珊瑚暴露在相对高浓度锌（599．4ug／L）条件下时，两种鹿角珊瑚颜色均快速变浅，第2天即大面积露出白色骨骼，Fv／Fm下降到0-3以下，不再对光强产生响应，指示珊瑚已死亡。实验结果揭示了珊瑚虫黄藻光合作用对重金属胁迫的响应过程，表明锌污染对造礁珊瑚虫黄藻光合能力有严重的抑制作用，从而影响到珊瑚生长，高浓度的锌使虫黄藻光合作用快速衰减直至停止，导致珊瑚短时间内死亡。

海水升温对壮实鹿角珊瑚幼虫存活和附着的影响

研究海水升温对石珊瑚幼虫存活及附着的影响有助于理解和预测海洋暖化背景下幼虫的扩散和种群补充动态.探究了海水升温(+3℃)对壮实鹿角珊瑚(Acropora robusta)幼虫存活和附着的影响.两个温度下孵育7d后幼虫的存活率均大于90%,升温对珊瑚幼虫的存活并无明显的影响;在孔水石藻(Hydrolithon onkodes)诱导下,3℃的升温使珊瑚幼虫的附着率提高了75%,同时升温改变了珊瑚幼虫的附着选择:30℃下孵育7d的幼虫中附着在塑料六孔板表面的比例是27℃条件下孵育的幼虫的13倍,然而二者中附着于珊瑚藻表面和侧面骨骼的幼虫比例相近.研究表明环境温度3℃以上7d的升温处理并不影响壮实鹿角珊瑚幼虫的存活,但会促进幼虫的附着进而缩短幼虫的浮游期,升温会限制珊瑚幼虫的扩散并对排卵型珊瑚种群间的遗传连通性产生潜在影响.

海洋酸化没有显著影响成体鹿角杯形珊瑚的钙化作用和光合能力

工业革命以来,人类活动释放的大量CO2进入大气层,不仅产生严重的温室效应,也使得全球海洋出现酸化的现象。造礁珊瑚被认为是受海水酸化影响最大的类群。本研究以鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）为研究对象,通过气体交换法模拟未来的酸化环境（2100年）研究鹿角杯形珊瑚的钙化率和光合能力（Fv/Fm）对酸化的响应。实验设置两个pH组（分别为7.8和8.1）,自然光下进行4周的实验,水温控制在（27.5±1）℃。由于珊瑚等生物的代谢过程（主要是呼吸作用）,实验系统的pH昼夜变化显著,酸化处理组和对照组的pH分别介于7.69~7.91和7.99~8.29。鹿角杯形珊瑚的生长率介于1.15%~2.09%/周,酸化对鹿角杯形珊瑚的钙化率和光合效率没有显著的影响,鹿角杯形珊瑚对酸化的敏感度低。对比历史研究数据,本研究的结果进一步表明酸化对造礁珊瑚的影响存在种的特异性。推测鹿角杯形珊瑚对酸化的抗性可能与该珊瑚在有光的条件下能够利用HCO-3以及能够上调钙化位点的pH有关。这种特异性的pH缓冲能力使得珊瑚能维持钙化位点钙质基质高的文石饱和度（Ωarag）,因此能以小的额外能耗提高造礁珊瑚的钙化率。

鹿角短指软珊瑚Sinularia Cervicornis Tix-Dur中的一个新糖甙——Cervicoside

A new glycoside, cervicoside, was isolated from the soft coral Sinularia cervicornis Tix Dur ., collected from the bay of Sanya, Hainan Island. Its chemical structure was determined by spectroscopic methods as hexadecanyl 1 O β D arabinopyranosyloxy (1→4) [ β D arabinopyranosyloxy(1→4)] β D arabinopyranoside. Cervicoside(1) exhibited cytotoxicity against human SKMG 4, Hep G2 and CNE2 cell in vitro.

鹿角短指软珊瑚的次生代谢产物研究

从海南三亚附近海域采集的鹿角短指软珊瑚SinulariacervicornisTix _Dur 中分离得 4种次生代谢产物。通过波谱分析等方法 ,鉴定它们的结构依次为 :鲨肝醇 (1) ,Δ4,5(E) ,Δ8,9(E)鞘胺醇_正十六碳酰胺 (2 ) ,胸腺嘧啶 (3)和十六烷基_1_O_β_D_吡喃阿拉伯糖_ (1→ 4)_ [β_D_吡喃阿拉伯糖_ (1→ 4) ]_β_D_吡喃阿拉伯糖苷(4 )。其中 4为新化合物 ,命名为cervicoside。

风信子鹿角珊瑚的胚胎和幼虫发育研究

采集异株风信子鹿角珊瑚Acropora hyacinthus自然排放的精卵,进行人工授精,并在显微镜下连续观察其胚胎和幼虫的发育过程。结果表明：风信子鹿角珊瑚是雌雄同体,体外受精,在月圆后2~3 d同期排卵;其胚胎发育分为6个阶段,即受精卵期、卵裂期、囊胚期、原肠期、浮浪幼虫期、珊瑚幼体;受精卵经过48 h发育为浮浪幼虫,再经7 d着床变形发育为珊瑚幼体;其浮浪幼虫附着在附着基上后逐渐膨大,由圆形变成蝶形完全附着在基底上,口盘朝上,随后幼虫发生附着变形,长出触手,形成珊瑚幼体。本研究为国内对文昌云龙湾风信子鹿角珊瑚的胚胎和幼虫发育过程的首次报道,研究结果可为珊瑚礁的生态修复提供参考依据。

南海三亚湾鹿回头海域风信子鹿角珊瑚反射率分析

珊瑚礁反射率特征识别工作的开展, 将促进遥感技术在珊瑚礁监测与管理中的应用.国外已有学者对特定区域不同珊瑚礁底质反射率进行识别分类, 而我国珊瑚礁反射率特征研究尚未见诸报道, 亟须相关研究来弥补这一空白.文章以南海三亚湾鹿回头海域常见风信子鹿角珊瑚Acropora hyacinthus 为主要研究对象, 利用光谱仪测量其反射率.分析发现健康风信子鹿角珊瑚反射率在575、605、650nm 处出现特征波峰; 死亡风信子鹿角珊瑚反射率明显高于健康风信子鹿角珊瑚反射率.利用大型多元统计软件PRIMER 6 对健康风信子鹿角珊瑚、死亡风信子鹿角珊瑚、珊瑚礁底砂进行Bray-Curtis 相似聚类（CLUSTER）分析, 结果显示, 在80%相似水平上可以对其进行区分.一阶导数分析表明健康与死亡风信子鹿角珊瑚敏感波段为490-560nm.

人工养殖鹿角珊瑚寄生虫栉水虱病害防治

栉水虱是造成鹿角珊瑚白化的主要原因之一．为解决珊瑚实验室虫害问题，使用敌百虫溶液分别对栉水虱和鹿角珊瑚进行实验．结果表明：浓度为1．5mg·L-1～1．8mg·Lq的敌百虫溶液中，36小时内可有效使附着于鹿角珊瑚的寄生虫栉水虱脱落，且对鹿角珊瑚的生长不造成影响．实验后将鹿角珊瑚移出放回原缸，36小时内栉水虱会腐化，而鹿角珊瑚则能继续生存．

基于RFLP技术的鹿角杯形珊瑚共附生固氮菌多样性分析

对三亚湾鹿回头与西沙石岛的常见鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)的固氮酶nif H基因多样性进行了分析,并对其共附生固氮微生物多样性进行了比较。利用Taq I和HaeⅢ两种限制性内切酶分别对三亚湾珊瑚的粘液(SYN)、组织(SYZ)和西沙珊瑚组织(XSZ)的阳性克隆子进行聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)分析,得到了23,25和13个OTUs,文库的覆盖率分别为90.3%,87.5%和94.1%,多样性指数Shannon-Wiener指数(H)分别为2.28,3.02和2.08,Evenness指数(E)分别为0.5,0.65和0.56。研究结果表明:1)3个文库重要组成部分都是绿菌门(Chlorobia)和变形菌门(Proteobacteria)α-亚门、γ-亚门、δ-亚门细菌;2)3个文库绝大部分OTUs的最相似序列来自珊瑚礁、海绵、水体、沉积物等环境中的不可培养细菌,反映鹿角杯形珊瑚组织和粘液可能蕴含着丰富的尚未被培养的固氮菌资源;3)发现了两大重要的类群——分别与绿菌门和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)细菌序列最相似的类群,它们通过为珊瑚共生体提供有机氮源参与到珊瑚白化的调节或恢复过程中,在珊瑚共生体营养物质的循环中充当重要角色;4)从多样性指数分析可以看出,SYZ的固氮微生物多样性高于SYN,SYZ的固氮微生物多样性高于XSZ,反映了鹿角杯形珊瑚生活的地理位置不同,固氮菌共附生的生态位不同(如珊瑚粘液、组织等不同部位),都将导致珊瑚共附生固氮菌多样性的差异。

粗野鹿角珊瑚产纤维素酶细菌的筛选、鉴定和酶活测定

为获得高效降解纤维素活性菌株,采用富集平板稀释法、刚果红染色法筛选粗野鹿角珊瑚纤维素分解菌,分离得到2株产纤维素酶细菌HZXJ007和HZXJ010,经16S rDNA序列分析,HZXJ007与产气肠杆菌只同源性达99%以上;HZXJ010与紫金牛叶杆菌同源性高达99%以上。采用DNS法测定菌株降解纤维素酶活,HZXJ007和HZXJ010的滤纸酶活分别为197.67、210.55 U/mL,内切酶(C x)活分别为79.42、86.83 U/mL,外切酶(C1)活分别为87.47、104.87 U/mL,β-葡萄糖苷酶活分别为47.52、46.88 U/mL。试验结果表明,两菌株酶系齐全活性强,在以木质纤维素为原料生产纤维素乙醇方面有潜在应用价值。

南海石珊瑚Acropora pulchro中的含氮化合物

从中国南海石珊瑚Acroporapulchro的正丁醇可溶部分获得四个含氮化合物．通过EIMS，IR，1HNMR，13CNMR和1H－1HCOSY等实验确定它们的结构为：胸腺嘧啶脱氧核苷（1）；尿嘧啶脱氧核苷（2），胸腺嘧啶（3）和尿嘧啶（4）。其中，化合物（2）为首次从珊瑚类动物中分离获得。