各校計畫成果

活動簡介

浮游植物與原核生物（細菌與古菌）構成海洋生態系的基礎，並在碳循環中扮演關鍵角色。雖然牠們的族群組成已知會隨時間快速變動，但這些變化往往因傳統低頻率取樣而難以掌握。為了更深入理解其動態，我與臺灣大學（NTU）及國立臺灣海洋大學（NTOU）的研究團隊合作，於 2024 年 9 月至 12 月，在潮境公園沿岸海域進行連續 100 天的每日觀測。

為了全面解析微生物群落，我開發了一種新的分子方法，結合可同時擴增 16S 與 18S rRNA 基因的通用引子組進行擴增子定序，並同步使用內部標準法 (internal standard)。此方法的最大特色是僅需一次 PCR 反應，即可同時獲得真核與原核在內的所有主要微生物群落之絕對豐度，大幅提升效率。藉此，我們能夠精確追蹤群落在不同時間點的變化過程。

結果顯示潮境公園沿岸在我們的觀測期間經歷了兩個主要的環境模式：(1) 水體由溫暖、營養鹽缺乏逐漸轉變為較冷、營養鹽豐富的狀態；(2) 2024 年 10 月山陀兒颱風帶來的突發擾動，使營養鹽濃度急遽升高。在一般情況下，浮游植物與原核生物多半呈現同步變化；然而在颱風事件中，浮游植物率先發生組成轉變，而細菌與古菌群落則延遲跟進，呈現暫時性的動態錯配。

本研究展現了高頻率觀測結合高效率分子方法的強大潛力，不僅能捕捉季節性的漸進變化，也能揭示突發環境事件下的微生物動態。我們的發現指出，浮游植物與原核生物雖然彼此緊密連結，但反應並非總是同步，此發現將有助於理解環境變遷下海洋微生物生態系的反應。

Fig 1. Sampling location

Fig 2. Principal component analysis (PCA) of environmental variables, including temperature, chlorophyll-a concentration (Chla), nitrite, nitrate, phosphate, and silicate. Each dot represents the environmental conditions on a given sampling day, color-coded on a blue gradient: dark blue indicates the start of the 100-day sampling period, while light blue indicates the end. Red bars indicate dates when sampling was not conducted due to a typhoon. 

Figure 3. Principal component analysis (PCA) of phytoplankton and prokaryotic communities, illustrating their community dynacmis. Each dot represents the community composition on a given sampling day. Red bars indicate dates when sampling was not conducted due to a typhoon.