金潮和绿潮分别是由马尾藻属（Sargassum）大型褐藻或石莼属（Ulva）大型绿藻暴发性增殖引发的海洋生态现象。在世界范围内，金潮和绿潮近年来呈现显著的高发趋势，在中国近海表现尤为明显。自2007年起，黄海绿潮连年发生；2016年底，黄海金潮首次大规模暴发；2017年黄海绿潮与金潮同时发生。遗传学分析表明，黄海金潮与绿潮均由单一致因种的特定基因型引发，提示两种大型海藻的暴发具有明确的生物学成因。藻类共附生细菌与宿主间具有广泛的相互作用，密切参与宿主的生长发育、形态建成等重要生物学过程，揭示暴发性海藻共附生细菌的群落结构与功能，将为阐明藻华暴发的“生物学”机制提供新认知。

本文选择2017年不同站位采集的漂浮铜藻样本、以及不同年份与站位采集的漂浮浒苔样本，通过石英砂涡旋震荡法分别制备了漂浮海藻的外生菌和内生菌，筛选出可有效避免藻类细胞器16S rDNA干扰的测序引物，基于Illumina Miseq高通量测序，分析了两种暴发性海藻共附生细菌的群落结构特征，利用PICRUSt预测了菌群功能，取得以下研究结果：

1）漂浮铜藻共附生细菌的群落结构与功能

分子鉴定结果显示，黄海金潮藻由单一物种铜藻（Sargassum horneri）组成。2017年分别采集相对高营养海区的褐色藻体与相对低营养海区的黄色藻体，测定前者的叶绿素含量显著高于后者，提示黄色藻体处于营养胁迫状态。菌群结构与功能分析结果表明，与环境背景相比，两种状态的漂浮铜藻共附生细菌都明显不同于海水细菌，说明漂浮铜藻对其共附生细菌均具有明显的选择性，但是，褐色与黄色藻体的菌群组成却存在显著差异。在褐色藻体中，漂浮铜藻共附生细菌表现出明显的组织特异性分布趋势，但这种趋势在黄色藻体中不显著，提示藻体生理状态影响其共附生细菌群落的组装。研究发现，褐色和黄色铜藻菌群的优势功能均为氮、铁转运，提示漂浮铜藻共附生细菌的群落组装是基于功能而不是分类群。研究还首次揭示了漂浮铜藻内生菌与外生菌的组成特征，通过比较两种状态的藻体，发现优势内生菌组成稳定，均来自Bacillus和Propionibacterium；而优势外生菌变化明显，黄色藻体外生菌主要来自Flavobacterium、Paracoccus，褐色藻体外生菌主要来自Kocuria、Bacteroides与Pseudomonas。结合PICRUSt功能预测，发现优势功能蛋白主要来自外生菌，与褐色藻体相比，黄色藻体外生菌中含有更高丰度的氮、铁转运蛋白。因此我们推测，受环境影响，黄色藻体生理状态不良，将通过提出不同强度的功能需求，最终决定其共附生细菌群落的组装。

2）漂浮浒苔共附生细菌的群落结构与功能

选择采自2007、2016、2017、2018不同年份并且来自相对高营养与相对低营养不同海区的漂浮生态型浒苔（Ulva prolifera）作为样本。菌群结构与功能分析的结果表明，与环境背景相比，漂浮浒苔对其共附生细菌同样具有明显的选择性。但是，菌群组成总体上随年际和站位而显著变化，研究发现，菌群的优势功能蛋白保持一致，均为氮转运，提示漂浮浒苔共附生细菌的群落组装同样是基于功能而不是分类群。研究还首次揭示了漂浮浒苔内生菌与外生菌的组成特征，发现Cupriavidus属单一OTU在历年漂浮浒苔共附生细菌中稳定存在。PICRUSt功能预测结果显示，氮转运功能主要来自漂浮浒苔内生菌。

3）漂浮铜藻与漂浮浒苔共附生细菌群落的比较分析

与环境样本中细菌的组成相比，漂浮铜藻和漂浮浒苔都对其共附生细菌具有明显的选择性，受环境条件和宿主生理状态影响，菌群的组成均会发生明显变化，但优势功能均保持不变，说明两种漂浮海藻对其共附生细菌的组装均是基于功能而非分类群，其中，氮转运功能在两种海藻的共附生细菌中均占优势，提示共附生细菌可能参与了宿主的暴发；此外，本研究在漂浮浒苔和漂浮铜藻中均检出稳定存在的内生菌株，甚至检出同一Loktanella属优势内生菌OTU在两种海藻间共同存在。但是，二者绝大部分优势菌的组成不同；菌群优势功能在漂浮铜藻中主要来自外生菌，在漂浮浒苔中主要来自内生菌；另外，与漂浮浒苔相比，漂浮铜藻共附生细菌还含有高丰度的铁转运功能蛋白。

本研究初步揭示了黄海两种暴发性大型海藻共附生细菌的群落结构、功能及其动态变化特征，并开展了比较分析。上述科学认识将为在藻华现场开展细菌功能验证提供重要线索，同时，也将指导重要菌株的分离培养与后续藻菌互作试验体系的构建，从生物学角度为大型海藻藻华的暴发机制研究提供新认知。