近日，4166金沙之选主页通道、海洋与地球学院、碳中和创新研究中心徐大鹏教授课题组与韩国极地研究所（Korea Polar Research Institute）合作者，在北极原生生物分子多样性研究领域取得系列进展。研究阐述了夏季北极典型环境中原生生物分子多样性分布、群落结构变化及环境驱动因素，为进一步厘清全球变化背景下北极原生生物的响应与反馈机制提供了重要参考。相关成果先后发表于Science of the Total Environment、Environmental Research、 Microorganisms、Frontier in Microbiology和《海洋科学》等期刊。

原生生物以其多样性高、结构功能复杂、生活/营养方式多样等特征，在海洋生态系统物质循环与能量流动中发挥了重要作用。近年来，全球气候变化对北极生态系统的影响日益增强，厘清北极原生生物群落对全球气候变化的响应与反馈机制，对了解其在生物地球化学循环中的作用至关重要。

徐大鹏教授课题组与合作者基于2016-2021年间多个北极夏季航次，获取了北极典型环境（包括上覆雪、冰芯、融池、表层海水、叶绿素最大层、深海等）样品，通过环境DNA/RNA提取及高通量测序技术，在北极原生生物分子多样性、共现网络、群落构建机制及环境驱动因素等方面获得了若干进展。

对上覆雪、冰芯及不同深度海水中原生生物的研究表明，RNA比DNA所揭示的群落对环境因子变化更为敏感，是研究特殊环境（如北极）原生生物分子多样性等更为可靠的研究手段（图1）（Kong et al., 2023. Sci. Total Environ.）。

利用定鞭藻类群的特异性引物，对北极表层及叶绿素最大层（DCM）中初级生产的重要类群—定鞭藻的分子多样性进行了研究，结果发现：表层以具有潜在混合营养能力的Chrysochromulina为优势类群，而DCM层以Phaeocystis为优势类群；两个水层中定鞭藻类群在共现网络中形成相对独立模块，且DCM层网络稳定性远低于表层，暗示未来全球变化对北极DCM层定鞭藻群落及初级生产可能产生更为深远的影响（图2）（Sun et al., 2022. Microorganisms）。

沿日本海至北极断面对分粒径（超微型pico、微型nano及小型micro）、活跃的原生生物群落进行了研究，结果发现：超微型与微型原生生物alpha多样性具有明显沿纬度变化的趋势；三个粒径原生生物群落根据纬度及深度聚类成三组（北极圈外、北极表层、北极DCM层）；温度是影响原生生物多样性及群落结构最主要的环境因素（图3）（Xu et al., 2022. Environ. Res.）。

对夏季北极海水与融池中分粒径、活跃的原生生物类群进行了研究，结果发现：融池中原生生物alpha多样性指数远低于海水；融池中以混合营养型金藻及异养型侧口类纤毛虫为优势类群，海水则以混合营养型寡毛类纤毛虫为优势类群；海水中原生生物群落主要受扩散限制的影响，而融池中群落主要受漂变的影响（图4）（Xu et al., 2022. Front. Microbiol.）。

该系列论文第一作者分别为4166金沙之选主页通道2022届硕士毕业生孔菏君、2020届本科毕业生陈一璇、孙萍教授及徐大鹏教授，通讯作者均为徐大鹏教授。研究工作获得了国家自然科学基金项目（42188102, 42141003, 41861144018, 42276095和 41876142）及韩国海洋与渔业部项目（20210605）的联合资助。

论文来源及链接

Kong, H., Yang, E., Jiao, N., Lee, Y., Jung, J., Cho, K., Moon, J., Kim, J., Xu*, D. 2023. RNA outperforms DNA-based metabarcoding in assessing the diversity and response of microeukaryotes to environmental variables in the Arctic Ocean. Sci. Total. Environ.