表1(Table 1)
2. 海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室(中国水产科学研究院黄海水产研究所) 山东 青岛 266071;
3. 大连棒棰岛海产股份有限公司 辽宁 大连 116699;
4. 东营市河口区科学技术局 山东 东营 257200
2. State Key Laboratory of Mariculture Biobreeding and Sustainable Goods, Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China;
3. Dalian Bangchuidao Seafood Co, Ltd, Dalian 116699, China;
4. Bureau of Science and Technology of Hekou District, Dongying 257200, China
仿刺参(Apostichopus japonicus)又名刺参，具有重要的食用和药用价值，是我国第五次海水养殖浪潮的代表性物种(廖梅杰等, 2021)。种业是水产养殖业发展的“芯片”，是渔业战略性、基础性产业(Zheng et al, 2023; 李长江等, 2023)。原种刺参作为良种刺参培育的种质基础和保护生物多样性的核心，是水产行业发展的基石。根据世界自然保护联盟的数据，近30~ 50年以来，受人工捕捞的影响，野生刺参的生物资源量在日本下降了30%，在韩国下降了40%，在俄罗斯下降了80%，在中国下降了95%以上，刺参已被世界自然保护联盟收录到濒危物种红色名录的濒危Endangered (EN)等级(杨红生等, 2020)。此外，受涉海工程、过度捕捞、栖息地环境污染、人工增殖苗种播放等影响，原种栖息地减少、种质混杂、种群遗传结构被破坏等问题突出，给生物多样性和生态平衡造成严重威胁(Ru et al, 2019; 丁君等, 2020)。因此，刺参原种保护及其相关基础研究工作迫在眉睫。建立国家级原种场是水产种质资源保护的有效措施之一(李成林等, 2022)，目前我国已建有3个国家级刺参原种场，其中国家级大连刺参原种场是我国最早获批的国家级刺参原种场，拥有333.33 hm2原种核心保护区、1.2×104 m3的原种苗种育苗水体和1 000 hm2底播增殖海域，通过多年保护，原种场核心区刺参种群数量由建场初期的25万头增加至100多万头，为我国刺参产业可持续发展奠定了基础，该国家级原种场的建设和维护有效支撑了我国原种刺参的保存和保护。但是传统的保种效果局限于种质数量的单一因子来评估，科学性相对不足。历史资料检索只查询到该保种场建设初期的环境评估数据，近几年未开展核心区域的生态环境质量评估工作，同时，近年来随着水域环境的变化，水体和沉积物微生物等背景调查空白，对核心区域保种的风险评估不足，对保种科学性的指导不全。因此，本研究以我国首个国家级刺参原种场核心区为研究对象，开展该区域海水和沉积物生态环境周年变化及评估，并开展微生物群落结构周年变化检测，进一步解析微生物群落结构与生态环境因子相关性分析，相关结果为评估保种核心区生态环境、解析其风险因子和影响因素提供支撑，为我国刺参原种的高效保种提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 样品采集及方法国家级大连刺参原种场的刺参原种保护核心区覆盖蛋坨岛附近的333.33 hm2海域，采样位点位于核心区海域，坐标为(39°10′00.6″N，122°10′51.4″E)，采样时间为自2022年夏季至2023年春季，分别于2022年7月6日、2022年10月25日、2023年1月12日和2023年5月10日进行夏、秋、冬、春四季样品采集。按照《国家海洋调查规范》海洋生物调查中规定的方法采集样品，包括表层至表层下15 cm沉积物和底层海水，每次采集3个平行样品。所采集的水样和沉积物样品低温运送到实验室。用于菌群结构分析的海水经0.22 μm无菌醋酸纤维素滤膜抽滤，将抽滤的滤膜和采集的沉积物样品置于–80 ℃冰箱冷冻保存。
1.2 环境因子周年变化与分析利用美国YSI EXO2水质检测仪现场测定采样点海水的温度、酸碱度、盐度、溶解氧、叶绿素a、藻红蛋白等水质指标。参照《海水水质标准》(GB 3097-1997)评价所测定的海水化学需氧量、生化需氧量、无机氮、活性磷酸盐、重金属等指标。化学需氧量的测定采用重铬酸盐法(HJ 828-2017)，生化需氧量的测定采用稀释与接种法(HJ 505-2009)，硝酸盐氮的测定采用紫外分光光度法(HJ/T 346-2007)，氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)。
水体富营养化状况用富营养化指数(E)评价，对应的富营养化程度参照《近岸海域环境监测技术规范》(HJ442.1-2020)进行划分。计算公式为：
| E=COD×DIN×PO4−P×106/4500 |
式中，COD、DIN和PO4-P分别为化学需氧量、无机氮和活性磷酸盐的含量，单位为mg/L。
参照《海洋沉积物质量》(GB 18668-2002)标准评价沉积物油类、硫化物、有机碳、铜、铅、锌、镉、铬、砷、总汞等指标。沉积物中油类含量的检测采用气相色谱法(HJ 1021-2019)，重金属(铜、铅、锌、镉、铬、砷)含量的测定方法为王水提取-电感耦合等离子体质谱法(HJ 803-2016)。
1.3 环境菌群结构分析采用E.Z.N.A.Soil DNA试剂盒(Omega)提取滤膜和沉积物中的基因组DNA，使用细菌16S rDNA V3~V4区特异引物338F (5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3')和806R (5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3')进行PCR扩增，对PCR产物进行回收并构建测序文库，基于Illumina NovaSeq测序平台，对所构建的小片段文库进行测序。对原始测序序列进行质控，首先使用Trimmomatic v0.33软件，对测序得到的Raw Reads进行过滤，然后使用cutadapt 1.9.1软件进行引物序列的识别与去除，得到不包含引物序列的Clean Reads；使用Usearch v10软件，通过overlap对每个样品的Clean Reads进行拼接，然后根据不同区域的长度范围对拼接后数据进行长度过滤；使用UCHIME v4.2软件，鉴定并去除嵌合体序列，得到最终有效数据。
使用Usearch (V10.0)软件对Reads在97.0%的相似度水平下进行聚类、获得操作分类单元(OTU)。并根据Feature序列的组成得到其物种分类，以Silva.138为参考数据库使用朴素贝叶斯分类器对特征序列进行分类学注释，可得到每个特征序列对应的物种分类信息，再利用R语言的python2绘制成样品科水平下的群落结构图。采用Mothur (V1.30)软件对样品序列进行多样性分析，统计了各样品的ACE、Chao1、Shannon及Simpson指数；使用QIIME软件进行Beta多样性(beta diversity)分析，比较不同样品在物种多样性方面存在的相似程度。在物种分类学组成层面，利用python2软件对组间差异显著性进行分析，进一步衡量不同样本(组)间的物种丰度组成差异，在不同组间寻找具有统计学差异的Biomarker，筛选条件为P < 0.05。基于OTU聚类和环境因子信息，使用R语言vegan包envfit函数以多元回归的方式拟合环境因子至RDA/CCA排序轴中，获取环境因子的重要性，主要用来反映菌群或样品与环境因子之间的关系。
1.4 数据处理方法运用SPSS 20.0软件对水体和沉积物周年菌群多样性指数进行显著性差异分析，结果以平均值±标准差(Mean±SD)表示。P < 0.05表示差异显著，P > 0.05表示差异不显著。
2 结果与分析 2.1 保种核心区海域水质周年变化对国家级大连刺参原种场的刺参原种保护核心区四季水体指标检测结果见表 1。保种核心区周年温度变化在(1.97±0.02~20.72±0.02) ℃之间，溶解氧在(8.03±0.03~11.66±0.01) mg/L之间，pH为8.14±0.01~ 8.34±0.03，海水盐度周年变化范围为29.98±0.02~ 31.37±0.02。其中，溶解氧、pH和盐度3项指标均在冬季达到最大值；叶绿素a周年变化区间为(0.59±0.01~1.71±0.02) μg/L，化学需氧量和生化需氧量变化范围分别为(0.71±0.03~1.16±0.02) mg/L和(0.55±0.03~0.73±0.02) mg/L，这3项指标均在夏季达到最高值；无机氮在冬季含量最高，为(158.24± 0.02) μg/L；活性磷酸盐在春季出现峰值，为(17.38± 0.01) μg/L；石油类物质周年变化为(10.50±0.01~ 24.51±0.03) μg/L，在冬季最高；硫化物、氰化物在核心区四季均保持稳定；挥发酚的变化在(1.10±0.03 ~6.40±0.02) μg/L，夏季含量最高。重金属铜、镉、铬、砷在夏季含量最高，分别为(4.61±0.03)、(0.48±0.02)、(1.53±0.03)和(2.80±0.03) μg/L；铅、锌在冬季含量最高为(1.43±0.03) μg/L和(7.20±0.02) μg/L。参照《近岸海域环境监测技术规范》(HJ442.1-2020)营养化指数计算公式得到四季的E值为0.10~0.43，显示核心区水体均属于贫营养级。
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表 1 国家级大连刺参原种场核心区水质周年变化检测结果(n=3) Tab.1 Annual change test results of water quality in the core area of Dalian national sea cucumber stock field of China (n=3) |
按照《海水水质标准》(GB 3097-1997)进行相应指标评价显示，溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、无机氮、油类、氰化物、硫化物、铜、锌、镉等在全年都达到Ⅰ类水质标准；活性磷酸盐在春季符合Ⅱ类水质标准，其余季节达到Ⅰ类国家海水水质标准。金属铅在夏季、秋季和冬季符合Ⅱ类标准，春季符合Ⅰ类标准。重金属镍在秋季符合Ⅱ类水质标准，在春季、夏季、冬季符合Ⅰ类国家标准。
2.2 保种核心区海域沉积物周年变化国家级大连刺参原种场原种保护核心区不同季节沉积物质量检测结果见表 2。沉积物中石油类含量为(3.02±0.03~140.03±0.06) mg/kg，硫化物含量为(23.90±0.03~88.80±0.05) mg/kg，均在冬季为最低值，春季达到最高值。沉积物中有机碳含量在秋季最低，为(0.26±0.00)%，在夏季最高，为(0.61±0.02)%。对照《海洋沉积物质量》(GB 18668-2002)标准，核心区沉积物石油类、硫化物、有机碳3个指标均符合Ⅰ类沉积物标准。沉积物的重金属指标检测结果表明，沉积物中除了秋季铬元素含量未达到Ⅰ类沉积物标准外，其他全部指标均符合Ⅰ类沉积物标准。
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表 2 国家级大连刺参原种场核心区沉积物周年变化检测结果(n=3) Tab.2 Annual change test results of sediments quality in the core area of Dalian national sea cucumber stock field of China farm (n=3) |
对原种场核心区4个季节12个水体样本进行高通量测序和数据质控，样品获得有效序列为73 574~ 88 668条，按照97%以上相似性聚类成OTU分类，共获得3 796个OTUs，归属于21门、39纲、112目、196科、305属。在春季、夏季、秋季和冬季的水体中分别获取1 027个、580个、1 059个、1 130个OTUs，夏季微生物种类显著低于春季、秋季和冬季。构建4个季节水体菌群的Venn图(图 1a)，4个季节共有OTU数目453个，分别占相应季节检出OTU数目的44.11%、78.10%、42.78%、40.09%。4个季节沉积物样品获得的有效序列73 996~84 481条，共获得4 151个OTUs，归属于23门、47纲、123目、199科、293属。在春季、夏季、秋季和冬季的沉积物中分别有1 125个、989个、960个和1 077个OTUs，春季的特有OTU数目明显高于其他3个季节，说明在春季的特有微生物种类较多，其次是冬季、夏季，秋季最少。
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图 1 核心区不同季节水体(a)、沉积物(b)样品Venn图 Fig.1 Venn diagram of water (a) and sediments (b) in the core area in different seasons Win、Aut、Sum和Spr分别表示冬、秋、夏、春，W表示水体菌群，S表示沉积物菌群。下同。 Win: Winter, Aut: Autumn, Sum: Summer, Spr: Spring, W: Flora in water, S: Flora in sediment. The same below. |
根据测序所获得的OTU分类及其丰度信息，对水体和沉积物样本的Alpha多样性分析结果见表 3。水体中的ACE指数在597.18±104.35~1 008.01±27.92之间，Chao1指数在548.68±65.82~1 016.98±28.84之间，Simpson指数在0.97±0.00~0.98±0.00之间，Shannon指数在5.90±0.04~6.84±0.01之间。结果表明，冬季ACE指数和Chao1指数高于春季、夏季、秋季，说明冬季物种丰富度最高；Simpson指数和Shannon指数秋季最高，说明秋季微生物物种多样性最高。沉积物ACE指数在916.21±18.98~1015.36±63.62之间，Chao1指数在928.73±16.89~1042.09±43.03之间，Simpson指数在0.90±0.08~0.99±0.00之间，Shannon指数在6.06±1.44~7.88±0.22之间。春季的ACE指数高于夏季、秋季和冬季，说明春季的微生物种类丰富度最高，Chao1指数在秋季最低，说明秋季的沉积物中检出的物种较少。多样性指数从高到低依次为夏季、秋季、冬季、春季，说明春季的微生物多样性最低，夏季最高。
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表 3 原种场核心区水体、沉积物样品Alpha多样性分析 Tab.3 Analysis of Alpha diversity of water and sediments samples in the core area of the stock field |
基于binary-jaccard算法在OTU水平上构建的PCoA主坐标分析、UPGMA聚类分析结果见图 2。由水体样品间的PCoA分析结果(图 2a)可以看出，第1主坐标(PCoA1)的贡献率为48.21%，第2主坐标(PCoA2)的贡献率为20.37%，总贡献率为68.58%。各组内样品均较好地聚集，说明采样具有较好的生物学重复，春、夏、秋、冬4个季节各自单独成为一支且距离较远，说明核心区水体菌群季节性变化显著。由沉积物样品间的PCoA分析结果(图 2b)可以看出，第1主坐标(PCoA1)的贡献率为54.58%，第2主坐标(PCoA2)的贡献率为16.71%，总贡献率为71.29%。结果表明，春季、夏季、秋季、冬季各自聚成一支，但夏季、秋季距离较近，说明二者的菌群结构相似性较高。对不同季节的水体和沉积物汇总后进行PCoA分析(图 2c)，第1、2主坐标的贡献率分别为54.66%和14.95%，总贡献率为69.91%。结果显示，水体和沉积物样品距离较远，表明不同样品类型之间的菌群结构差异显著；4个季节的水体样品之间的菌群结构呈现良好的季节性变化，而沉积物样品之间的距离较近，菌群结构相对于水体而言较为相似。根据所构建的聚类分析图(图 2d)也可以看出，水体和沉积物菌群季节性明显，样本之间的菌群结构差异显著。
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图 2 核心区海水和沉积物菌群结构相关性分析图 Fig.2 Correlation analysis map of the structure of water and sediment flora in the core area a：不同季节水体菌群的PCoA分析图；b：不同季节沉积物菌群的PCoA分析图；c：水体和沉积物菌群的PCoA分析图；d：水体和沉积物菌群聚类分析。 a: PCoA analysis diagram of water flora in different seasons; b: PCoA analysis diagram of sediment flora in different seasons; c: PCoA analysis diagram of flora in water and sediment; d: Cluster analysis of flora in water and sediment. |
在科水平上菌群分类，选取丰度前10的种类分别绘制水体和沉积物菌群相对丰度堆积柱形图(见图 3)。海水中富集到的优势菌科有SAR86_clade、未分类蓝菌科(unclassified_Cyanobacteriia)、未分类的细菌(unclassified_Bacteria)、红杆菌科(Rhodobacteraceae)、黄杆菌科(Flavobacteriaceae)、SAR116_clade等(图 3a)。4个季节各自相对丰度前三的优势菌科差异较大。其中，红杆菌科是春季、夏季和冬季第一大优势菌科，其相对丰度分别为14.64%、18.89%、15.31%，夏季SAR86_clade的相对丰度最高(12.80%)，未分类的细菌在秋季的丰度最高(6.98%)，黄杆菌科在春季和夏季的丰度高于秋季和冬季。沉积物所富集的优势菌科在4个季节也具有显著差异，在春季前三大优势菌科为未分类的蓝菌目(unclassified_Cyanobacteriales)、未分类的细菌、伍斯氏菌科(Woeseiaceae)，三者的相对丰度总和达到48.27%；而其余3个季节的前三大优势菌科一致，分别为伍斯氏菌科、嗜热厌氧菌科(Thermoanaerobaculaceae)、未分类的细菌，其中伍斯氏菌科的相对丰度由高到低依次为夏季(12.38%)、秋季(11.26%)、冬季(9.47%)；嗜热厌氧菌科在冬季相对丰度最高(7.96%)，夏季最低(7.02%)；未分类的细菌则是在秋季最高(7.37%)，夏季最低(6.31%)。此外，沉积物中富集到的优势菌科还有Sva1033、脱硫叶菌科(Desulfobulbaceae)、黄杆菌科、脱硫叠球菌科(Desulfosarcinaceae)等。
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图 3 基于科水平的不同季节水体菌群(a)和沉积物菌群(b)相对丰度堆积柱形图 Fig.3 Column chart of relative abundance accumulation of water flora (a) and sediment flora (b) in different seasons based on family level |
基于物种分类结果对不同季节水体样本和沉积物样本分别进行LEfSe分析，并构建差异菌群物种信息树状图，在LDA判别值大于4.0的判定标准下，筛选在不同组中存在显著差异(P < 0.05)的菌群。不同季节海水中显著差异的菌群共73个(图 4、图 5)。变形菌门(Proteobacteria)在4个季节中都存在差异菌群，如嗜甲基菌科(Methylophilaceae)隶属于冬季的代表性差异菌，硫珠菌科(Thioglobaceae)隶属于秋季的差异菌，SAR86_clade、噬甲基菌科(Methylophagaceae)、SAR116_clade、红杆菌科隶属于夏季的差异菌群，SAR92_clade是春季水体的差异菌属。此外，春季显著性差异菌群主要集中在蓝菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)，代表性差异菌分别以蓝菌目和番红花科(Crocinitomicaceae)为主；夏季代表性差异菌门集中在拟杆菌门，其代表性差异菌有NS9_marine_group、黄杆菌科；秋季代表性差异菌门主要集中在放线菌门(Actinobacteriota)，放线菌目(Actinomarinales)是其代表性的差异菌；蓝菌门是冬季显著富集的差异菌门，蓝菌目是其代表性差异菌。共有不同分类水平的66个菌群在沉积物中存在显著差异(图 6、图 7)，变形菌门在夏季、秋季和冬季都存在差异性菌群，在冬季的代表性差异菌有弧菌科(Vibrionaceae)、Psychromonadaceae，秋季的代表性差异菌为Halieaceae，夏季的代表性差异菌是Woeseia。此外，春季的显著性优势菌群集中在蓝菌门、放线菌门，其代表性差异菌有未分类的蓝菌目、链霉菌科(Streptomycetaceae)；夏季的显著性优势菌群菌集中在脱硫菌门(Desulfobacterota)、拟杆菌门，其代表性差异菌分别为Sva1033、Flavobacteriaceae；秋季的差异性菌门为脱硫菌门，代表性差异菌为脱硫叠球菌科；厚壁菌门(Firmicutes)只在冬季存在显著差异性菌群，Paenisporosarcina是其代表性差异菌。
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图 4 不同季节水体菌群LEfSe分析环形树状图 Fig.4 Circular tree chart of water flora in different seasons |
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图 5 不同季节水体菌群LEfSe分析柱状图 Fig.5 LEfSe analysis bar chart of water flora in different seasons |
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图 6 不同季节沉积物菌群LEfSe分析环形树状图 Fig.6 Circular tree chart of sediment flora in different seasons |
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图 7 不同季节沉积物菌群LEfSe分析柱状图 Fig.7 LEfSe analysis bar chart of sediment flora in different seasons |
对不同季节采集的水体样本的菌群结构和所测得的水质因子进行相关性分析的结果见图 8。RDA分析结果显示，4个季节的样品分别位于第一、三、四象限，并且样本之间无重叠(图 8a)。环境因子和原点的连线长度显示，温度、盐度、pH是影响水体菌群结构的主要因子。核心区水体中的环境因子和优势菌科分布关系图(图 8b)显示，SAR86_clade、SAR116_clade、Flavobacteriaceae、Clade_I、Rhodobacteraceae、Thioglobaceae、unclassified Bacteria与温度呈正相关；unclassified_Cyanobacteriia、嗜甲基菌科、unclassified_Cyanobacteriale与pH、盐度呈正相关，与温度呈负相关。
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图 8 基于RDA的水体样品与环境因子(a)及菌群与环境因子间关系分布图(b) Fig.8 The distribution diagram of the relationship between water samples and environmental factors (a) and between flora and environmental factors (b) based on RDA |
原种场核心区4个季节的沉积物样本和沉积物相关监测指标结果的RDA结果显示(图 9a)，不同季节的沉积物样品分散在不同的位置，说明，影响不同季节的沉积物菌群结构的环境因子不同。有机碳、硫化物、重金属(铜、铅)是影响不同季节沉积物菌群的主要环境因子。RDA结果中，样本中的优势菌科的分布和环境因子关系图显示(图 9b)，unclassified_Archaea与铅呈正相关，unclassified_ Aenigmarchaeota、uncultured_archaeon、unclassified_ Woesearchaeales、unclassified_Deep_Sea_Euryarchaeotic_ Group_DSEG与铅呈负相关，与有机碳、硫化物、铜呈正相关。
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图 9 基于RDA的沉积物样品与环境因子(a)及菌群与环境因子间关系分布图(b) Fig.9 The distribution diagram of the relationship between sediment samples and environmental factors (a) and between flora and environmental factors based on RDA (b) |
保护刺参原种种质资源和遗传多样性，就是保护我国刺参基因库，同时，原种刺参作为良种刺参培育的种质基础，也为下一步培育优良品种提供了基础材料。辽宁沿海是我国刺参最重要的自然分布区之一(廖玉麟, 1997)，解析原种场保种核心区的环境因子将为刺参原种的科学保种提供支撑。水体环境因子结果显示，核心区环境总体良好，说明保种核心区生态环境保持良好。富营养化指数评价结果显示，该海域均为贫营养级，与千里岩海域国家级水产种质资源保护区、靖海湾松江鲈鱼种质资源保护区等测定结果一致(姜向阳等, 2021; 滕瑶等, 2018)。沉积物中绝大多数指标全年均符合Ⅰ类标准，仅重金属铬在秋季符合Ⅱ类国家标准。水体和沉积物之间的环境因子息息相关，沉积物对水体中的重金属具有吸附作用，以降低水体污染，同时，当水条件发生变化时，吸附在底质中的重金属重新释放在水体中，会形成“二次污染”(杜青等, 1996)，沉积物重金属铬在秋季超过Ⅰ类标准可能是发挥了其吸附重金属的作用。刺参以沉积物为食，秋季是刺参摄食高峰期，环境中重金属过多也会造成刺参内部组织重金属含量过多(叶洪等, 2019; Li et al, 2016)。因此，需要密切关注该元素是否会对原种刺参的生理活动等产生影响。此外，沉积物中油类在春季达到峰值[(140.03±0.06) mg/kg]，虽然含量符合Ⅰ类标准，但由于海参对油类敏感，且春季是海参摄食活动的高峰期，需要密切关注该指标变化。综上，核心保种区海域水体、沉积物环境良好，有利于原种刺参资源量的增长。
刺参营底栖生活，以摄食海底沉积物为主，因此，水体和沉积物的环境菌群的结构对刺参生理健康具有重要影响(刘艳霞等, 2023; 裴泓霖等, 2023; 谭八梅等, 2021)。鉴于目前缺乏保种核心区细菌群落组成相关信息，本研究在评估了其生态环境条件的基础上，对核心区群落结构组成及其周年变化进行解析。随着高通量测序技术的发展，基于16S rDNA高通量测序的菌群结构解析已成为目前开展相关研究的主流技术(Caporaso et al, 2012; Jiang et al, 2023; Zhang et al, 2022)。通过科水平的菌群结构可以看出，水体中的优势菌科有红杆菌科、黄杆菌科等，红杆菌科隶属于α-变形菌(Dogs et al, 2017)，其是水产生物肠道的核心菌群，被确认是新型的抗逆防病的益生菌，可以将有机物作为碳源进行异养代谢反应，对降低水体中的化学需氧量有一定的作用(李亚峰等, 2019)。黄杆菌作为拟杆菌门的重要分支，以直接附着和外源酶攻击藻类细胞的方式分解有机物，对海水中的水华现象起着重要的监督作用(Hahnke et al, 2013)，这些优势菌科的存在对保持核心区优良水质起到关键作用。沉积物中的优势菌科有伍斯氏菌科、嗜热厌氧菌科、黄杆菌科；很多研究表明，伍斯氏菌科可能参与了全球碳循环，可能对沉积物中碳固定有重要贡献(Dyksma et al, 2016; Hoffmann et al, 2020)。运用脂肪酸标记法可分析刺参食物源，刺参主要摄食底泥中的藻类、原生动物、细菌等，且食物来源受季节变化影响明显(何翠等, 2015)。研究发现，刺参夏眠期间，食物中细菌占比较高，认为底质中有机质在噬纤维菌–黄杆菌类作用下降解腐烂，在刺参夏眠前期可能将有机碎屑和细菌一同摄入(高菲等, 2010)。黄杆菌科在核心区夏季的相对丰度为4.78%，且高于其他季节，与刺参夏眠之前的食物源有密切关系。值得注意的是，在不同季节沉积物样品的LEfSe分析研究发现，变形菌门在冬季的代表性差异菌有弧菌，弧菌是刺参养殖过程中的主要病原菌，如溶藻弧菌(Vibrio algaelyticus)、塔式弧菌(V. tubiashii)、哈维氏弧菌(V. harveyi)、副溶血弧菌(V. parahaemolyticus)(李晓宇等, 2022; 杨求华等, 2014; 王印庚等, 2012; Lv et al, 2019)，鉴于秋冬季是海参摄食活动的高峰期，在后期原种场应定时开展这类病原菌的监测，保障原种刺参的健康。
菌群生长繁殖离不开环境中的有机物和无机物，其群落构成对环境因子较为敏感(Amabebe et al, 2020)。本研究完成了原种场核心区海水和沉积物菌群结构与对应的环境因子的相关性分析(RDA)。对海水菌群结构和对应的环境因子进行相关性分析，筛选出影响水体菌群结构的主要因子：温度、盐度和pH。盐度作为水产养殖的重要环境因素之一，对水体微生物的新陈代谢有一定影响，会影响微生物多样性和丰富度(Jackson et al, 2009; Zhang et al, 2023)，倪蒙等(2019)研究调查了不同盐度的罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)养殖池塘，结果表明，高盐度组的物种丰富度和多样性高于低盐度组。本研究结果中的盐度在冬季最高，可能是物种丰富度和多样性高于其他3个季节的原因之一。对沉积物菌群结构和对应的环境因子进行相关性分析，筛选出影响不同季节沉积物菌群的主要环境因子：有机碳、硫化物和重金属铜、铅。Ram等(1982)研究表明，微生物主要通过碳循环获取能量，有机碳作为碳源之一，能在一定程度上反映微生物况状，有机碳含量高，更适于微生物的生长繁殖，沉积物中有机碳含量在夏季最高，可能影响了夏季沉积物微生物多样性。
4 结论本研究解析了保种核心区海域周年水体、沉积物的环境指标，运用高通量测序方法分析了海水、沉积物的菌群结构。结果表明，该海域环境良好，有利于原种繁殖生长，在冬季存在刺参潜在病原菌弧菌，提示需要密切关注潜在病原。本研究为原种保护和良种培育提供了基础数据。
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