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　　近日，深海生物研究室海洋生物生態(tài)與進(jìn)化研究組在國際期刊Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers上在線發(fā)表了題為“Comparison of structure and diversity of benthic communities in the Okinawa Trough and Mariana Trench by environmental DNA metabarcoding” 的學(xué)術(shù)論文。研究利用環(huán)境DNA和高通量測序技術(shù)（即eDNA宏條形碼），分析并比較了西北太平洋兩個(gè)深海區(qū)域的底棲生物群落結(jié)構(gòu)特征和多樣性。 

　　深海海底地域廣大，具有豐富的生物多樣性，但是長期以來由于受到采樣技術(shù)和分析手段等多種因素的限制，人們對深海生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識仍然比較有限。目前有關(guān)深海生物多樣性的研究雖然很多，但是多局限于6000 m以淺的區(qū)域，深度超過6000 m的深淵區(qū)域仍然是目前地球上探索最少的生態(tài)系統(tǒng)。隨著人類活動和氣候變化對深海的影響日益嚴(yán)重，為了保護(hù)深海生態(tài)系統(tǒng)，需要加快深海生物多樣性的研究步伐。 

　　過去很多對深淵底棲生物的調(diào)查結(jié)果顯示，深淵底棲生物的豐度、多樣性和群落組成和鄰近深海或半深海環(huán)境有所不同，但這些研究主要是基于占有優(yōu)勢的大型底棲生物類群。環(huán)境DNA（eDNA）宏條形碼是評估生物多樣性的一種新方法。該方法將環(huán)境樣品（例如，沉積物、水體或空氣）和高通量測序技術(shù)結(jié)合，可以確定環(huán)境中出現(xiàn)的物種，并評估總體的生物多樣性。相比傳統(tǒng)方法，這種方法尤其適合研究微小的生物類群（例如，小型底棲動物），而這些微小生物類群在生態(tài)系統(tǒng)中往往數(shù)量龐大而且非常多樣化。近年來海洋沉積物eDNA宏條形碼研究也顯示這種方法可以幫助人們認(rèn)識深海底棲生物類群的多樣性和種群分布模式。 

　　研究團(tuán)隊(duì)以沖繩海槽（~500-1000 m）和馬里亞納海溝（~6500 m）為研究區(qū)域，利用沉積物DNA和兩個(gè)核基因（28S和18S rRNA 基因），比較了深海陸坡和深淵海溝區(qū)域底棲生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性。 

圖1 馬里亞納海溝和沖繩海槽沉積物采樣地點(diǎn)示意圖 

　　研究結(jié)果顯示，沖繩海槽比馬里亞納海溝具有更多的真核生物類群，而且兩個(gè)深海區(qū)域的底棲生物類群的組成是截然不同的。對28S rRNA 基因序列，在OTU水平上，僅有7% 的OTUs（Operational taxonomic units）是兩個(gè)區(qū)域共有的，而即使在科的水平上，兩個(gè)區(qū)域之間共有的科也僅占到20%左右。18S rRNA 基因也具有相似的趨勢。NMDS和聚類分析也顯示兩者間的群落組成是顯著不同的（p < 0.05）。 

　　對兩個(gè)區(qū)域后生動物類群的分析結(jié)果也顯示沖繩海槽具有更多的后生動物門類，而且兩個(gè)區(qū)域中的優(yōu)勢動物類群明顯不同。28S rRNA基因數(shù)據(jù)顯示，刺胞動物是沖繩海槽豐度最高的動物類群（序列豐度30.5%），其次是環(huán)節(jié)動物 ；而海溝中豐度最高（46%）的動物類群是線蟲，其次是軟體動物（16.4%）。海槽區(qū)多樣性最高的為環(huán)節(jié)動物（33個(gè)OTUs，21個(gè)科）；而在海溝區(qū)最多樣的是線蟲，具有21個(gè)OTUs（歸屬于10個(gè)科）。18S rRNA基因在海槽區(qū)顯示了相似的結(jié)果，但是卻發(fā)現(xiàn)在海溝中Xenacoelomorpha海洋蠕蟲類豐度最高（34.2%），其次是線蟲（22.9%），而且海溝中線蟲是多樣性最高的（19個(gè)OTUs，9個(gè)科）。 

　　研究結(jié)果揭示了馬里亞納海溝底棲生物多樣性低于陸坡區(qū)的沖繩海槽，而且兩者具有顯著不同的底棲生物群落。環(huán)節(jié)動物是海槽區(qū)多樣性最高而且豐度較高的一大動物類群，而線蟲則是海溝區(qū)最有優(yōu)勢的動物類群。在未來的工作中，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)采集來自近岸沿海、深海平原及海溝底部的沉積物樣品，利用環(huán)境DNA方法在更大尺度上解析底棲生物從淺海到深淵的分布模式。 

圖2 NMDS（a和b）和聚類（c和d）分析結(jié)果。其中（a）和（c）為28S rRNA基因數(shù)據(jù)；（b）和（d）為18S rRNA基因數(shù)據(jù)。 

圖3 沖繩海槽和馬里亞納海溝的后生動物門類的相對豐度。其中（a）和（b）為28S rRNA基因數(shù)據(jù)；（c）和（d）為18S rRNA基因數(shù)據(jù)。 

　　論文信息： 

　　Jun Liu, Lvpei Du, Zhilei Sun, Haibin Zhang*, (2022) Comparison of structure and diversity of benthic communities in the Okinawa Trough and Mariana Trench by environmental DNA metabarcoding, Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 185, 103806, https://doi.org/10.1016/j.dsr.2022.103806