珊瑚有性繁殖模式研究取得新进展
珊瑚有性繁殖模式研究取得新进展
中国科学院南海海洋研究所珊瑚生物学和珊瑚礁生态学学科组与香港中文大学Put Ang教授合作，在南海珊瑚有性繁殖模式研究领域取得新进展。研究团队对22种造礁石珊瑚进行了13年的连续监测，揭示了珊瑚分批繁殖（split spawning）这一新现象，为珊瑚礁生态修复提供了科学指导。
珊瑚的繁殖方式主要分为有性繁殖和无性繁殖，其中，有性繁殖是通过雌雄配子的结合产生新生个体的方式，这种方式对维持珊瑚种群数量和基因多样性具有重要的意义。研究珊瑚有性繁殖规律对于了解珊瑚的种群变化和演替、恢复力、地理分布和进化、珊瑚礁自然恢复是不可或缺的，也可为珊瑚礁生态修复提供科学指导。
据团队前期研究结果显示，中国共有造礁石珊瑚2个类群16科77属445种，主要分布于南海。迄今为止，对南海造礁石珊瑚有性繁殖模式并未有系统的认识。团队成员对3科（鹿角珊瑚科、裸肋珊瑚科和真叶珊瑚科）5属（鹿角珊瑚属、蔷薇珊瑚属、扁脑珊瑚属、盘星珊瑚属和盔形珊瑚属）22种造礁石珊瑚繁殖模式进行了连续多年 (2009-2021) 原位跟踪监测，基于农历历法进行繁殖数据的分析和整合，发现珊瑚排放配子行为主要发生在农历二月至五月（表1）；鹿角珊瑚为记录排卵最多的珊瑚，其繁殖行为主要发生在农历二月至四月，集中在农历三月。珊瑚有性繁殖时间吻合南海北部表层海水温度上升期。结合历史数据显示，珊瑚排卵同步性受到多种因素影响，比如温度。表层海水温度在珊瑚排卵前一个月出现明显过低现象，会导致珊瑚有性繁殖时间相应推迟一个月左右。值得注意的是，不同于其他海域珊瑚排卵的记录，三亚鹿回头海域的珊瑚排卵日分散于满月前，满月日、满月后，甚至发生于新月日，导致难以精准预测珊瑚繁殖日。
此外，研究揭示三亚鹿回头海域珊瑚有性繁殖存在分批现象 (split spawning)，即同种珊瑚能够在连续周/月内的多个夜晚排卵。这种现象揭示了一种新的珊瑚有性繁殖策略，即其能够调整有性繁殖时间以适应近岸珊瑚礁多变的环境，从而提高有性繁殖后代存活率。
此项连续研究工作填补了国内关于南海珊瑚繁殖模式研究的空白，明晰了南海造礁石珊瑚有性繁殖行为、时间（周期）以及影响因素，为促进珊瑚种群恢复提供了科学基础，更为基于珊瑚有性繁殖提供浮浪幼虫修复退化珊瑚礁生态系统提供了可能。
图 1 南海北部鹿回头海域珊瑚排卵行为
注： A 芽枝鹿角珊瑚 B 简单鹿角珊瑚C 细枝鹿角珊瑚 D 精巧扁脑珊瑚 E 美龙式盘星珊瑚 F 中间鹿角珊瑚
表 1 三亚鹿回头海域造礁石珊瑚排卵有性繁殖时间表
Species | Spawned Year(s) | Lunar month(s) | Days before (-) or after (+) Full Moon | Spawning Time | Sexual Character |
|---|---|---|---|---|---|
Acroporidae | |||||
Acropora robusta | 2009,2010,2014 | Mar | -1,+2,+3 | 21:40 | Hermaphrodite |
A. millepora | 2011,2016,2021 | Feb,Mar | -8,-9,+4,+5,+15 | 21:20 | Hermaphrodite |
A. cerealis | 2010,2019,2021 | Feb,Mar | -1,-9,+6,+7 | 21:20 | Hermaphrodite |
A. austera | 2016,2018–2021 | Feb,Mar,Apr | +0,+4,+9,+11,+15 | 21:40 | Hermaphrodite |
A. muricata | 2017–2021 | Feb,Mar | +0,+5,+9,+11,+15 | 21:30 | Hermaphrodite |
A. intermedia | 2013,2016–2021 | Feb,Mar,Apr | -8,+0,+5,+7,+9,+15,+16 | 21:30 | Hermaphrodite |
A. digitifera | 2010,2016,2019–2021 | Feb,Mar,Apr | -3,-9,+0,+1,+15 | 21:10 | Hermaphrodite |
A. gemmifera | 2013,2014,2016–2021 | Mar,Apr | -11,-9,-7,-2,+2,+9,+10 | 21:00 | Hermaphrodite |
A. hyacinthus | 2010,2013,2016–2021 | Feb,Mar,Apr | -7,+1,+2,+4,+5,+11,+15 | 21:20 | Hermaphrodite |
A. nana | 2016,2020,2021 | Mar,Apr | -2,+0,+1,+15 | 20:20 | Hermaphrodite |
A. microphthalma | 2021 | Feb | +4 | 21:20 | Hermaphrodite |
A. papillare | 2010,2011,2013,2021 | Mar | -2,-7,+9,+15 | 22:00 | Hermaphrodite |
A. secale | 2010,2011 | Mar | -2,+9 | 21:01 | Hermaphrodite |
A. valida | 2010 | Mar | -1 | 21:50 | Hermaphrodite |
Montipora turgescens | 2009 | Mar | +2 | 21:45 | Hermaphrodite |
Montiporasp. | 2010,2016 | Feb,Apr | +2,+9 | 21:40 | Hermaphrodite |
M. digitata | 2016 | Apr | -2 | Hermaphrodite | |
M. peltiformis | 2017 | Apr | +1 | 21:00 | Hermaphrodite |
Euphylliidae | |||||
Galaxea fascicularis | 2011,2017,2019,2021 | Mar,Apr | -9－-3,+1, +3,+4,+8 | 19:00-21:00 | Pseudo-gynodioecious |
Merulinidae | |||||
Platygyrasp. | 2016,2018,2019 | Mar,Apr,May | -11,+7,+9 | Hermaphrodite | |
P. daedalea | 2014,2016,2020 | Apr | +3,+5,+9,+10 | 20:30 | Hermaphrodite |
Dipsastraea veroni | 2020 | Apr | +6 | 21:20 | Hermaphrodite |
相关论文信息：
Sun YF., Zhang YY., Jiang L., Yu XL., Huang LT., Yuan T., ... & Huang H. (2024). Coral spawning patterns on the Luhuitou fringing reef in Hainan Island of the northern South China Sea. Frontiers in Marine Science, 11, 1418942.
论文链接：https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1418942
论文第一作者为助理研究员孙有方、副研究员张浴阳，通讯作者为教授Put Ang、副研究员张浴阳和研究员黄晖。
Yu XL., Sun YF., Zhang YY., & Huang H. (2023). First record of coral split spawning in the genus Acropora at Luhuitou fringing reef, Sanya, China. Bulletin of Marine Science.99 (1):65-66.
论文链接：https://doi.org/10.5343/bms.2022.0039
论文第一作者为助理研究员俞晓磊，通讯作者为副研究员张浴阳和研究员黄晖。
以上研究获得国家重点研发项目、国家自然科学基金青年基金项目、广东省自然科学基金面上项目、广州市基础与应用基础研究专项基金等联合资助。
本文原文来自中国科学院南海海洋研究所