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1 海洋试点国家实验室完成鞍带石斑鱼基因组精细图谱绘制 2019-07-22

日前,在山东省农业良种工程等项目支持下,海洋试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室(以下简称“海洋渔业功能实验室”)陈松林研究员团队、林浩然院士团队和美国密歇根州立大学李伟明教授团队等,联合完成了鞍带石斑鱼(龙胆石斑)的全基因组测序和基因组图谱绘制,并解析了其先天性免疫和快速生长的基因组学机制。研究成果于6月22日在国际重要学术刊物《分子生态资源》(Molecular Ecology Resources)上在线发表。 石斑鱼是广泛分布于印度洋-太平洋热带和亚热带海域的岩礁鱼类,也是我国重要的海水养殖经济鱼类。鞍带石斑鱼,俗名龙胆石斑、龙趸,是石斑鱼类中体型最大、生长最快的一种石斑鱼,具有抗病力强、生长快速、味道鲜美等特点,因而广泛应用于石斑鱼杂交育种和良种选育。作为体型最大的肉食性岩礁鱼类,鞍带石斑鱼对于岩礁生态系统亦具有重要影响。 研究人员采用二代测序和HiC三维基因组技术,构建了染色体水平的鞍带石斑鱼基因组图谱,结果显示,鞍带石斑鱼基因组大小为1.086Gb,含有24718个蛋白编码基因。进化分析和共线性分析显示,鞍带石斑鱼与三棘刺鱼关系最近,分化时间距今约1亿年,两者的部分染色体发生了融合或分裂;与其他鱼类基因组的比较基因组学分析发现,鞍带石斑鱼具有较完善的先天免疫系统,其中一些参与先天性免疫的基因家族(如NOD-like家族)发生了显著扩张,并发生了显著的DNA序列变化(正选择);同时,一些激素信号传导通路的关键基因亦受到正选择,可能与其生长快速的生物学特征有关。 鞍带石斑鱼基因组精细图谱的完成,为解析石斑鱼科鱼类生长、抗病等重要经济性状的分子机制奠定了重要基础;同时,鞍带石斑鱼全基因组数据也为石斑鱼杂交育种及良种选育技术的发展提供了有价值的基因资源,对于推动石斑鱼产业的可持续发展具有重要意义。 海洋渔业功能实验室周茜博士为该论文第一作者,海洋渔业功能实验室陈松林研究员、林浩然院士和美国密歇根州立大学李伟明教授为该论文的通讯作者。该研究获得了山东省农业良种工程、海洋试点国家实验室海洋渔业功能实验室“渔业科技青年人才”培养计划、鳌山人才培养计划和泰山学者攀登计划等项目的资助。 全文链接:“A chromosome-level genome assembly of the giant grouper(Epinephelus lanceolatus)provides insights into its innate immunity and rapid growth” https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.13048 查看详细>>

来源:青岛海洋科学与技术国家实验室 点击量:19

2 海洋试点国家实验室在亚中尺度过程及其地球生物化学效应方面取得研究进展 2019-07-16

6月28日,学术期刊《自然-通讯》(Nature Communications)在线发表了题为《中尺度地转变形场对海洋非地转运动与海表叶绿素的影响》(The influence of geostrophic strain on oceanic ageostrophic motion and surface chlorophyll)的研究成果。此项工作由海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室(以下简称功能实验室)副教授、青年教师张正光为第一作者,美国夏威夷大学裘波教授为通讯作者以及其他合著者共同合作完成的。 海洋亚中尺度过程是大洋能量平衡的关键一环,是准地转的中尺度过程向非地转的小尺度运动传递能量的桥梁。亚中尺度过程由于其显著的垂向运动,近年来被认为是向真光层输送营养盐的重要渠道,对于全球海洋生态系统的初级生产力及其固碳能力起着关键作用。亚中尺度过程空间尺度小、时间变化快,观测上存在着重大挑战,长期以来无法从观测中系统性的给出其空间结构,也难以定量评估其生物地球化学效应。 该研究首先基于海表漂流浮标、高度计以及叶绿素遥感数据,构造了计算海表亚中尺度的非地转流速与叶绿素随体变化的方法,解决了观测上的瓶颈,并在全球范围内给出了两者的定量关系。以此为基础,发现了地转变形场是决定两者变化的关键性因素,即地转变形场越强,亚中尺度非地转动能也越强,造成的叶绿素随体增长越快。在物理机制上,明确了地转变形场是控制中尺度锋面不稳定性发展的关键因素,提出了变形中心的动力学概念。基于这一概念,揭示了在变形场作用下的中尺度锋面上,亚中尺度非地转运动与叶绿素响应的空间结构。发现在较强变形场的作用下,非地转次级环流的水平流速可以达到中尺度锋面地转流的十分之一左右,并且由此产生1-2个数量级的叶绿素的显著增长。这意味着,地转变形场与其产生的亚中尺度非地转运动可以对全球生态系统的初级生产力及其固碳能力做出重要贡献,在全球变暖大背景下的气候变化过程中扮演关键角色。 上述成果展现了功能实验室在海洋中尺度过程及其亚中尺度精细结构方向的科研水平,彰显了功能实验室国际学术合作的水准;第一作者张正光博士是功能实验室自主培养的青年学者,2014年博士在读期间曾以第一作者身份在学术期刊《科学》(Science)杂志发表文章。本次研究成果的发表,也再次体现了功能实验室对于青年科研工作者培养的力度和质量。 查看详细>>

来源:青岛海洋科学与技术试点国家实验室 点击量:218

3 德研究人员揭示生活在南太平洋环流的微生物种群 2019-07-15

南太平洋环流是一片海洋沙漠。然而,由于其规模巨大,栖息在南太平洋环流的微生物也对全球生物地球化学循环做出了巨大贡献。来自德国马克斯普朗克海洋微生物研究所的科学家们对南太平洋环流的微生物群落进行了全面调查,通过开发一种新工具对海洋中微生物进行船上分析。 南太平洋的中部远离陆地。太阳辐照度非常高,达到了标记为“极端”的紫外线指数。没有灰尘颗粒或来自陆地的流入物,导致了这里的水营养物浓度极低,也因此被称为“超低营养”。含有叶绿素的浮游植物(微小藻类)仅在深度超过一百米的地方被发现,这使得南太平洋海面水域成为世界上最清澈的水域。由于南太平洋环流地处偏远,规模巨大(涵盖3700万平方公里),因此这里也是目前研究最少的地区之一。 尽管其地理位置非常遥远,但是卫星和现场测量表明,生活在南太平洋环流(SPG)水域的微生物对全球生物地球化学循环有着巨大贡献。由马克斯·普朗克海洋微生物研究所带领的一组研究人员,乘坐德国研究船“桑恩号”进行了为期六周的考察,他们从智利穿越SPG,航行了7000公里,最终抵达新西兰。在这个过程科学家们对偏远海域20至5000米深处的微生物种群进行了采样,收集了数百个样本。 经过研究,他们发现南太平洋地表水中的细胞比大西洋的海洋环流少了大约三分之一,这可能是有史以来在海洋表层海水测得的最低的细胞数量。另外科学家们也发现,在SPG的微生物群与在其他营养贫乏的海洋区域的微生物大部分是相似的(如原绿球藻,SAR11、SAR86和SAR116)。但是在光线充足的地表水域中也出现了一个以前只在深水区出现的微生物:AEGEAN-169。 科学家Reintjes和她的同事在SPG中发现了明显的微生物垂直分布模式,微生物群体的构成随着深度变化很大,这与光的可用性直接相关。但是令人惊讶的是,主要的光合生物前氯球菌,在浅水域的数量相当少,在水深100至150米出现的频率更高。另外,AEGEAN-169在中央环流的地表水域中特别多。而目前为止,AEGEAN-169仅在500米左右的水深的水域中被报道。科学家Reintjes指出这是一种有趣的潜在适应能力,它们可以适应超低营养的水域和高太阳辐照度。科学家们认为这个群体中可能存在多种生态物种,也表示将进行进一步的宏基因组研究,以检验它们在SPG的大多数贫营养水域中的重要性。 目前的研究是通过一种新开发的方法实现的,该方法使科学家能够在采集后立即分析样品。他们开发了一种新型的板载分析管道,使研究人员能够在短短35小时内对沿途的有机样本进行分析,掌握它们的相关信息。该管道将新一代测序与原位荧光杂交和自动细胞计数相结合,能够用于高效、经济、基于现场的综合微生物群落分析,它允许微生物生态学家进行更有针对性的取样,从而进一步了解关键微生物的多样性和代谢能力。 (编译刁何煜) 图片源自网络 查看详细>>

来源:德国马克斯普朗克海洋微生物研究所 点击量:298

4 海洋观测系统报告分析全球海洋观测现状和价值 2019-07-12

由世界气象组织(WMO)海洋学和海洋气象学联合技术委员会(JCOMM)和教科文组织政府间海洋学委员会(IOC)联合编写的《海洋观测系统》(Ocean Observing System)报告于7月1日在国际奥委会第30届大会上提交。这份报告可以帮助深入了解全球海洋观测系统的状况。该报告鉴于各国目前和日益迫切需要做出与气候变化影响有关的决定,强调了持续海洋监测的必要性。 海洋观测为各国提供关键数据,以提供海洋天气和海洋服务,确保安全有效的海上作业,并提高极端事件的应急响应效率。它们对于提供科学评估以实现环境预测、适应气候变化以及更有效地保护生态系统也至关重要。 为了更好地满足不断扩大的社会需求,全球海洋观测系统正在引入新技术以进行不断改进。JCOMM观测协调小组主席Legler博士也提出这些进步将提供更多的实时观测信息和长期监测海洋变化所需的高质量数据,同时也有助于解决样本不良地区缺乏数据的问题。例如报告中提到的基于海洋滑翔机和自主浮标的冰下观测新技术的使用,使我们现在能够监测北极和南极海洋中二氧化碳浓度的增加。 新技术的发展(特别是生物和生物地球化学观测)就需要新的资源以及和工业界的密切合作。随着采样工作转向沿海地区,需要探索新的解决方案,包括公民参与。Legler博士也提到,海洋观测社区,网络和终端用户之间的协调和合作对于优化开发综合全球海洋观测系统的工作和资源至关重要。 海洋观测系统主要基于卫星观测和现场平台,包括基于船舶的气象站、系泊和漂流浮标、自主剖面浮标、专用研究船、潮汐测量仪和其他新兴网络,这些网络不断监测全球海洋,从海面到海底,近乎实时。 通过WMO会员、IOC成员国、政府和机构多年的支持,JCOMM建立了一个初步的全球海洋观测系统。该系统提供数据和信息,以便能够提供主要基于天气和气候应用的一系列全球和区域服务。从而满足对海洋信息和改善服务的日益增长的需求,以解决各种可持续性问题并促进海洋经济的增长。 持续的海洋观测(尤其是海洋酸化)对可持续发展至关重要。海洋酸化在联合国以及可持续发展目标(SDG)14和其指标14.3.1中被认为对可持续发展至关重要。在教科文组织政府间海洋学委员会的监管下,该指标要求在全球代表性抽样地点测量平均海洋酸度(PH)。 若干JCOMM网络,例如基于船舶的海洋测量、多学科系泊、自主剖面浮标和滑翔机等,提供现场海洋碳酸盐的化学测量,这些测量有助于维持和扩大全球海洋酸化观测。协调和持续监测全球海洋化学的变化能够使各国报告海洋酸化全球气候指标以及联合国可持续发展目标14.3。 (编译刁何煜) 图片源自网络 查看详细>>

来源:联合国教科文组织 点击量:598

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