四大洋及不同温度带海洋微生物组成结构和差异分析.pdfVIP

第38卷第2期烟台工程版）Vol.38No.2

2025年4月JournalofYantaiUniversity(NaturalScienceandEngineeringEdition)Apr.2025

文章编号：1004-8820(2025)02-0165-12doi:10.13951/ki.37-1213/n.240205

四大洋及不同温度带海洋微生物组成结构和差异分析

寻卓然，倪妍,孙晓玥,腾新栋²,刘秀梅，曲江勇,王丽君，

邢志凯，郑立3,王绪敏

（1.烟台大学生命科学学院，山东烟台264005；2.青岛国际旅行卫生保健中心，山东青岛266071；3.自

然资源部第一海洋研究所，山东青岛266061)

摘要：为了探究大洋不同温度带间海洋微生物的结构组成及差异，采用宏基因组分析技

术对四个大洋的海水样品进行菌群结构研究。微生物Alpha多样性的比较分析显示，太

平洋(PO)中微生物菌群多样性和丰富度最高。Beta多样性分析显示不同组样本间存在

差异。微生物群落组成分析显示，在门水平上，奇古菌门（Thaumarchaeota）、蓝细菌（Cya-

nobacteria）、子囊菌门（Ascomycota）、Uroviricota分别在古菌、细菌、真菌、病毒中占有绝对

优势。细菌菌门的物种组成多样性高于真菌、古菌及病毒。远洋杆菌属（Pelagibacter），原

绿球藻属（Prochlorococcus），聚球藻属（Synechococcus）是四个大洋中的主要细菌属，且在不

同的大洋及不同的温度带都有明显的优势菌属。差异分析显示四个大洋中共有21个属

存在显著差异，三个温度带间共有32个属存在显著差异。基因功能方面，能量生产与转

换、氨基酸转运与代谢功能为四个大洋中最丰富的两个类别。铁复合外膜受体蛋白功能

可能在海洋微生物的耐冷方面具有重要作用。印度洋(IO)和北冰洋（ArO)为四个大洋中

毒力因子种类及数量最多的两个大洋。研究发现世界四大洋及不同温度带间微生物的组

成存在显著差异，且海洋微生物中细菌丰度所占比例最高，本研究的结果可为后续对海洋

微生物资源及其功能研究提供理论参考。

关键词：世界四大洋；宏基因组；海洋微生物；微生物多样性；菌群结构

中图分类号：Q93文献标志码：A

地球上海洋面积约占地球表面的71%1]。海温度被认为是海洋中生物体分布的主要决定因

洋在调节生物圈方面发挥重要作用，对人类活动和素[5]。微生物对温度的适应范围各异,因此海洋温

全球气候变化都有重大影响。其中，大洋占海洋面度会在很大程度上影响微生物的生存及分布。

积的90.3%，包括印度洋、大西洋、太平洋和北冰测序技术的出现加速了对海洋等复杂环境中微

洋。海洋中有丰富的微生物种类，这些海洋微生物生物的研究，特别是宏基因组学一一研究从环境样

对海洋生态系统的功能至关重要[2],并且在众多生本中收集的总遗传物质，提供了以前无法获得的关

物化学循环过程中扮演关键角色，尤其是细菌和古于微生物群落在其环境中的功能多样性和生态学的

细菌[3-4]。海洋微生物群落参与全球近一半通量的信息[6-7]。使用宏基因组学方法，无需再分离或培

元素循环,其中细菌在海洋微生物群落中占主导地养微生物,宏基因分析基于从环境样本中直接分离

位。由于每个生物体都拥有各自的最佳温度范围，基因组DNA,因此能够获得更全面准确的微生物群

收稿日期：2024-02-27

基金项目：山东省重点研发计划（重大科技创新工程）（2021CXGC011306）

通信作者：王绪敏（wangxm@），教授，博士，主要研究方向为基因组学、生物信息学。

166烟台大学学与工程版）第38卷

落结构及功能信息[8]