浮游动植物是水生生态系统重要参与者和维护者，通过eDNA技术解析浮游动植物群落结构以及环境的驱动机制，是目前浮游动植物分析的重要手段。

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最新发表在《Microbiology Spectrum》上的文献“Phytoplankton and Microzooplankton Community Structure and Assembly Mechanisms in Northwestern Pacific Ocean Estuaries with Environmental Heterogeneity and Geographic Segregation”一文正是基于凌恩生物的浮游动植物分析流程，探究了栖息地地理和环境条件对浮游植物和微浮游动物群落的影响，以及温带河口群落聚集的潜在机制。

发表期刊：Microbiology Spectrum

影响因子：9.043

发表时间：2023. 02

DOI: 10.1128/spectrum.04926-22

一、研究背景

浮游植物和浮游动物是河口生态系统的重要参与者，是水生食物网的基础，也是环境变化的第一反应者，显著影响着生态系统的功能和服务。但它们的群落结构和它们如何受到环境条件的影响，却很少被同时研究。因此，本研究旨在探讨栖息地地理和环境条件对浮游植物和微浮游动物群落的影响，以及温带河口群落聚集的潜在机制。

二、研究方法

分别从LH河口和YLJ河口采集了15份和18份地表水样本，进行DNA提取之后，基于18S rRNA V9区进行扩增子测序，同时对两个地理位置的浮游植物和微浮游动物进行了分析。

1、浮游植物和微型浮游动物的注释

本研究对33个水样共获得3,881,365个测序reads，聚类为635个高质量ASVs，其中浮游植物和微浮游动物的ASVs分别为76个和149个。所有的ASVs均在门水平上得到了物种注释（图2）。而在属水平上，75%和50%的ASVs分别被注释到了浮游植物属和微浮游动物属，但仅有17.1%和25.5%的ASVs注释到了种水平。

2、LH河口和YLJ河口之间浮游植物和微浮游动物群落多样性和组成的差异

Alpha多样性分析结果表明，LH河口的浮游植物群落的Chao1、Pd_faith和Shannon指数明显高于YLJ河口（P<0.05,图3a），相比之下，YLJ组微浮游动物群落的Chao1和Shannon指数显著高于LH组（P<0.05，图3a）。

PCoA分析结果表明，来自不同生境的群落分别聚集和分布在PC1的不同两侧，这分别解释了浮游植物和微浮游动物总变化的75%和33%（图3b）。浮游植物和微浮游动物群落的组成在区域间存在显著差异（Adonis方差检验，P<0.05，图3b）。

3、浮游植物和微型浮游动物的地理差异。

在浮游植物中，LH河口和YLJ河口的优势门分别是甲藻门和绿藻门，其次是硅藻门（图4a）。利用随机森林模型，基于属水平识别预测浮游植物群落和微浮游动物群落起源的关键类群，共鉴定了5个浮游植物属（图4c）和6个微浮游动物属（图4f），基于浮游植物的随机森林模型对LH和YLJ样本的鉴别准确率为93.94%，而对微浮游动物准确率为100%。

4、浮游植物和微浮游动物群落相似性的距离衰减及群落组装

分别基于环境变量和地理距离评价了LH和YLJ河口浮游植物和微浮游动物群落相似性的距离衰减（图5(a)）。将VPA进一步应用于量化环境选择和被动扩散对浮游植物和微浮游动物群落变化的相对贡献。在浮游植物群落的变化方面，空间变量的纯效应在LH和YLJ河口均强于环境变量的纯效应。这些结果均表明，LH河口和YLJ河口的浮游植物和微浮游动物群落更受被动扩散的控制，而不是环境选择。

采用中性群落模型探究所观察到的群落模式的机制，在LH和YLJ河口，浮游植物ASVs分别有65.7%和77.1%可以被中性位模型解释，说明浮游植物群落的聚集主要是随机过程（图5(c)）。此外，在LH河口和YLJ河口，浮游植物群落的生境生态位宽度和扩散能力均显著高于微浮游动物群落（P<0.05，图5(d)）。

总结

本研究证明了eDNA宏条形码测序可以同时捕获水生环境中浮游植物和微浮游动物的多样性和组成的可行性。主要结论如下：

（1）LH和YLJ河口的浮游植物和微浮游动物群落的多样性和组成存在明显差异。LH中浮游植物的丰富度显著高于YLJ，YLJ中微浮游动物的丰富度显著高于YLJ；

（2）中性位模型表明，两个河口浮游植物群落的聚集主要是随机过程，相比之下，随机过程在微浮游动物群落组合中的相对重要性相对较低；

（3）距离衰减相似性和VPA结果表明，被动扩散形成了浮游植物群落，而环境选择形成了微浮游动物群落。

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最终结果中，浮游植物根据SILVA注释的信息，共分为甲藻门（Pyrrophyta）、硅藻门（Bacillariophyta）、金藻门（Chrysophyta）、黄藻门（Xanthophyta）、隐藻门（Cryptophyta）灰藻门（Glaucophyta）和红藻门（Rhodophyta），浮游动物则保留原本的SILVA注释信息，由于浮游动植物的分类学较为集中，因此分析中只统计门水平、科水平、属水平和种水平分析结果。

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参考文献

Phytoplankton and Microzooplankton Community Structure andAssembly Mechanisms in Northwestern Pacific Ocean Estuaries with Environmental Heterogeneity and Geographic.Microbiology Spectrum.2023

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