两种甲藻对人工海水中胶体磷的利用初探

采用批次培养方法,研究了东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和链状亚历山大藻(Alexandrium catenlla)对胶体磷的生物可利用性,并初步探讨了甲藻利用胶体磷的机制问题.结果表明东海原甲藻和链状亚历山大藻均能利用胶体磷生长繁殖.东海原甲藻在接种11d后细胞密度在无机磷和胶体磷培养基中分别为10.53×107和3.43×107个/dm3.链状亚历山大藻在接种11d后细胞密度在无机磷和胶体磷培养基中分别为39.0×105和28.3×105个/dm3.通过对比细胞密度,胶体磷对东海原甲藻生长的促进作用要低于无机磷的作用;胶体磷对链状亚历山大藻生长的促进作用与无机磷的作用相当.东海原甲藻和链状亚历山大藻在胶体磷源下碱性磷酸酶活性迅速升高,前期均显著高于各自无机磷组的碱性磷酸酶活性,碱性磷酸酶活力最高值分别为0.29和0.30μmol/(dm3·h).初步结果表明,两种甲藻均能通过碱性磷酸酶的降解来利用胶体磷.     

生物胺对赤潮藻生长的影响作用初探

选取东海赤潮高发区常见的两种甲藻[东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)]和两种硅藻[中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、海链藻(Thalassiosirasp.)],以2-苯基乙胺、腐胺、亚精胺、精胺四种赤潮水体中常见的生物胺为因素,设置0、5、25、100nmol/L四个浓度水平,进行L16(45)正交添加培养实验。根据Logistic生长模型进行曲线拟合,分析得到的生长参数。结果显示,不同的生物胺对各赤潮藻生长影响的大小、趋势均存在差异。其中,2-苯基乙胺对四种赤潮藻的生长影响最显著。高浓度的2-苯基乙胺对中肋骨条藻的生长具有明显的抑制作用,对塔玛亚历山大藻的生长具有明显的促进作用。多胺物质(腐胺、亚精胺和精胺)对甲藻(东海原甲藻和塔玛亚历山大藻)生长的促进作用大于硅藻(海链藻和中肋骨条藻)。多胺中的亚精胺对塔玛亚历山大藻和海链藻的生长影响最大,精胺对东海原甲藻和中肋骨条藻的生长影响最大。多胺可能是2010年东海赤潮由中肋骨条藻向东海原甲藻演替的一个诱导因素,其中精胺可能发挥的作用较大。     

磷酸盐对两种东海典型赤潮藻影响的围隔实验

采用了围隔生态实验方法,研究了围隔中营养盐含量及结构变化和磷酸盐对东海典型赤潮藻种(东海原甲藻和中肋骨条藻)生长的影响。结果表明,在高磷条件下,中肋骨条藻快速增殖,稳定期缩短,细胞数很快下降,而东海原甲藻由于氮源的限制生长期明显缩短。在磷限制条件下,中肋骨条藻细胞增殖受到明显抑制,生物量偏低,而东海原甲藻受到的影响较小。磷可能是东海原甲藻及中肋骨条藻生长的限制因子。氮磷比会影响浮游生物的生长,较高的氮磷比可能对东海原甲藻的生长有利,较低氮磷比则可能有利于中肋骨条藻生长。东海原甲藻能在营养盐浓度较低的生长环境中占有优势,相反,营养盐浓度较高的环境更适合中肋骨条藻的生长,中肋骨条藻具有更强的竞争能力。     

6种赤潮甲藻对荧光标记藻类的吞噬行为研究

选取6种在中国沿海广泛分布的赤潮甲藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),采用经5-(4,6-二氯三嗪基)氨基荧光素(DTAF)标记灭活的荧光饵料藻进行投喂,观察目标甲藻是否存在吞噬行为,研究光照、营养盐条件对目标甲藻的吞噬行为的影响。结果发现,链状亚历山大藻能吞噬旋转海链藻(Thalassiosira curviseriata),东海原甲藻能摄食球等鞭金藻(Isochrysis galbana),但其摄食概率非常低,且不受光照和营养盐条件的影响。实验中,未观测到米氏凯伦藻、海洋原甲藻、微小原甲藻和锥状斯氏藻的吞噬行为。在黑暗中培养48-72h后,目标甲藻均出现不同程度的死亡,尤其是东海原甲藻和链状亚历山大藻。虽然东海原甲藻和链状亚历山大藻具吞噬行为属于混合营养生物,但光合自养是目标甲藻获取营养、维持生长最主要的方式。     

化感作用对中肋骨条藻与东海原甲藻竞争演替的影响

为了检验化感作用对赤潮藻类生长和竞争的影响,对中肋骨条藻滤液进行了培养实验,结果显示中肋骨条藻滤液对其自身的生长呈现出化感抑制现象,而且抑制作用在磷限制条件下尤为显著。自化感作用的程度与藻的生长阶段有关,指数期滤液对中肋骨条藻的抑制作用比衰亡期滤液略强。不同滤液添加比例实验进一步验证了中肋骨条藻自化感作用的存在。降解实验表明在某些机制的作用下,化感物质会随时间而发生降解。在所有的滤液培养实验中,中肋骨条藻对东海原甲藻的生长没有明显影响,这可能是由于东海原甲藻对滤液中的化学物质有较强的耐受能力。中肋骨条藻滤液的共培养实验结果显示,中肋骨条藻与东海原甲藻表现出演替现象,东海原甲藻最终获得竞争优势。实验结果表明化感作用可能会影响中肋骨条藻和东海原甲藻的竞争演替。     

东海原甲藻对中肋骨条藻的他感作用初探

在实验室内将不同生长期的东海原甲藻(Prorocentrum donghaienseLu)培养液滤液用切向超滤技术分级处理后,培养中肋骨条藻(Skeletonema costatum),发现东海原甲藻的滤液对中肋骨条藻的生长具有促进作用,不同生长期的东海原甲藻分泌物在粒级100 ku～0.45μm的培养液中对中肋骨条藻的促进作用最明显,表明东海原甲藻可以产生大小不同的可促进中肋骨条藻生长的他感物质,且在100 ku～0.45μm范围含量较大。东海原甲藻对中肋骨条藻的生长促进作用在不同生长期作用强度不同,促进作用最明显的是消亡期,其次为平台期,指数生长期的藻液是3种藻液中促进作用最小的。     

光照及营养盐对3种赤潮甲藻吞噬营养行为的影响

通过在室内批量培养实验中添加活体藻类及荧光标记藻类(Fluorescent Labled Algae,FLA)的方式,研究不同光照及营养盐条件下3种赤潮甲藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、链状亚历山大藻(alexandrium catenella)及东海原甲藻(Prorocentrum donghai...     

半连续培养下东海原甲藻和中肋骨条藻种群生长过程与种间竞争研究

采用半连续培养方法研究了温度和营养盐(N和P)限制对中国东海2种重要赤潮生物东海原甲藻和中肋骨条藻生长及种间竞争的影响。结果表明,东海原甲藻在20℃和25℃时生长状态良好,具有明显的指数增长期,15℃时细胞生长明显受到影响;中肋骨条藻具有较广的温度适应性,15~25℃时均具有明显的指数增长期。东海原甲藻可以忍受低营养盐环境并种群增长,而中肋骨条藻细胞增长需要较丰富的营养盐。在营养盐充足的环境里中肋骨条藻具有竞争优势,相反,在营养盐限制的环境中,东海原甲藻是竞争的优胜者。实验结果与东海原甲藻赤潮爆发现场的环境调查结果基本一致,可以作为解释东海原甲藻赤潮形成原因的依据。     

东海原甲藻与塔玛亚历山大藻种群增长过程与种间竞争研究

针对我国东海2种重要赤潮肇事生物东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和塔玛亚历山大藻(Alexan-drium tamarense)进行了种群增长过程和种间竞争的实验研究。结果表明,单种培养时,不同氮磷比对东海原甲藻和亚历山大藻种群增长过程没有明显的影响,但是会影响其最终的细胞密度;在混合培养时,营养盐组成比例不同对东海原甲藻和塔玛亚历山大藻的种间竞争过程有影响,但不会影响其最后竞争结果。竞争物种的细胞起始密度对种间竞争结果有明显的影响,P.donghaiense和A.tamarense的接种细胞密度比为2 000∶100和2 000∶200时,东海原甲藻占优势;当接种细胞密度比为4 000∶400时,塔玛亚历山大藻占优势。     

几种海洋微藻的碱性磷酸酶性质初步研究

对5种海洋微藻产生的碱性磷酸酶的性质进行了初步研究并确定了碱性磷酸酶的测定条件。结果表明,在pH 8.2的环境中,各藻产生的碱性磷酸酶最佳反应温度在40~50℃内,且存在一定差异;40℃下酶促反应恒速时间及米氏常数也有所不同,酶活恒速时间顺序为东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)<强壮前沟藻(Amphidinium carterae)<旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)<中肋骨条藻(Skeletonema costatum)<塔玛亚历山大藻(Al-exandrium tamarense);米氏常数大小顺序为塔玛亚历山大藻<东海原甲藻<中肋骨条藻<强壮前沟藻<旋链角毛藻。碱性磷酸酶测定条件为:温度40℃,反应时间90 min,底物浓度260μmol/L。     

海月水母(Aurelia sp.1)对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)摄食的研究

采用饵料浓度差减法,在实验条件下研究了不同细胞密度的中肋骨条藻和东海原甲藻对海月水母水螅体、碟状体和水母体摄食活动的影响。结果表明,不同种类和密度的微藻细胞密度对水螅体、碟状体和水母体的摄食有显著影响。在实验的藻细胞密度范围内,随藻细胞密度的增加,水螅体和碟状体对中肋骨条藻和东海原甲藻的摄食率一直升高。水螅体对中肋骨条藻和东海原甲藻的最大摄食率均发生在藻细胞密度最高处,分别为4623cells/(ind.h)和4118cells/(ind.h)。碟状体对中肋骨条藻和东海原甲藻的最大摄食率也是发生在藻细胞密度最高处,分别为174671cells/(ind.h)和47218cells/(ind.h)。清滤率随着藻细胞密度增加而降低。在相似细胞密度下,碟状体对中肋骨条藻的摄食率高于东海原甲藻。水螅体和碟状体对同种藻的摄食情况不同,在相似藻细胞密度下,碟状体的摄食率比水螅体高。经过藻类饵料适应处理的水螅体对藻类的摄食率会有显著增加,约为未经饵料适应处理的10倍。水母体对中肋骨条藻和东海原甲藻未发生摄食。     

盐度胁迫下中肋骨条藻和东海原甲藻的生长及内源多胺含量的变化

在实验室内不同盐度梯度下培养常见的两种赤潮藻——中肋骨条藻(Skeletonema costatum s.l.)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense),根据logistic生长模型获得了终止生物量Bf和最大生长速率μmax,并测定了藻体中过氧化物酶(POD)、二胺氧化酶(DAO)、多胺氧化酶(PAO)的活性和丙二醛(MDA)、腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)的含量。结果表明,高、低盐度胁迫下,两种藻均会积累MDA,活性氧自由基的伤害增强,藻的生长受到了抑制。同时,两种藻都会提升多胺含量,通过多胺的调节作用来缓解胁迫的伤害,促进生长,但是在提升的多胺种类和形态上,两种藻存在着差异。高盐胁迫下,中肋骨条藻会提升多胺尤其是游离态多胺的含量来缓解伤害,东海原甲藻则依靠结合态的亚精胺和游离态的精胺的调节作用。低盐胁迫下,中肋骨条藻会提升游离态腐胺的含量,而东海原甲藻体内各形态的多胺都会上升。     

三角褐指藻与东海原甲藻间的他感作用研究

本文主要探究了东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)与三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)之间的他感作用。在实验室模拟条件下,分别研究了添加比例为10%、40%、60%、90%、100%的三角褐指藻无藻细胞滤液的培养基对东海原甲藻生长的影响,以及相同比例的东海原甲藻无藻细胞滤液培养基对三角褐指藻生长的影响。结果表明,低浓度三角褐指藻滤液对东海原甲藻(P.donghaiense)的生长表现为促进作用,高浓度则抑制其生长,因此,不同浓度的三角褐指藻藻液对东海原甲藻生长表现出两种相反的他感作用效果;而东海原甲藻滤液对三角褐指藻(P.tricornutum)的生长没有显著影响,说明东海原甲藻并未对三角褐指藻表现出他感作用。     

剧毒卡尔藻与东海原甲藻间的化感作用研究

为研究剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)与东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)之间的化感作用,在f/2营养盐条件下,分别采用了混合培养及滤液培养的方法。结果表明:剧毒卡尔藻指数生长后期的无藻细胞滤液明显抑制了东海原甲藻的生长,而东海原甲藻滤液对剧毒卡尔藻的生长几乎无影响,化感作用作为重要的影响因素使剧毒卡尔藻获得竞争优势。将剧毒卡尔藻指数生长末期的无藻细胞滤液置于固相萃取(SPE) C18小柱,经吸附、不同比例的甲醇溶液洗脱,考察不同洗脱部分对东海原甲藻生长的影响,发现80%的甲醇洗脱部分明显抑制了东海原甲藻的生长。本研究为了解剧毒卡尔藻的竞争机制提供了重要的科学依据,今后将重点分析剧毒卡尔藻释放的有效抑制东海原甲藻生长的化感物质。     

东海原甲藻赤潮的垂向发展过程:生物-物理耦合数值模拟

近年来,东海原甲藻赤潮在我国东海近岸海域频繁发生。本研究利用生物-物理耦合模型对发生于2005年的东海原甲藻赤潮进行后报模拟,并对控制其起始与发展的因素展开研究。该模型由东海原甲藻种群动力学模型与多层嵌套的水动力模型组合。通过对比模拟结果与室内实验结果,证实种群动力学模型能够很好地重现东海原甲藻在不同光照与磷营养限制条件下的生长过程,同时能够再现藻细胞内部磷含量及藻类对外部营养盐浓度的影响。耦合模型能够较好地再现模拟海域水动力（见Sun et al.,2016）与东海原甲藻赤潮的时空分布。模拟的赤潮发展过程与此前研究中的观测结果一致,且模拟结果表明模型能够捕捉到赤潮初期种群的次表层孕育现象。随后模拟结果被用于诊断决定赤潮垂直分布的决定性因素,结果表明磷酸盐是控制这一现象的关键因素。同时,表层风场在决定赤潮的分布中扮演着重要角色。模拟结果强调了营养盐限制在东海原甲藻次表层孕育及消散过程中的作用,本文所建立的耦合模型需要进一步优化并应用于其它条件下东海原甲藻赤潮的研究中。     

针胞藻海洋卡盾藻(Chattonella marina)和硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)藻际细菌的分离、鉴定及影响研究

对实验室培养的两株海洋微藻海洋卡盾藻和中肋骨条藻的可培养细菌进行了分离鉴定，分别在海洋卡盾藻和硅藻中肋骨条藻不同生长时期分离得到48株和34株可培养细菌，去除重复序列后得到12株不同的菌株。这些菌株分属α-变形杆菌纲、γ-变形杆菌纲、拟杆菌和放线菌。α-变形杆菌纲在两种藻的藻际环境中占据优势，其中红杆菌科是最为常见的科，中肋骨条藻的藻际细菌比海洋卡盾藻更为多样化。海洋卡盾藻生长后期细菌密度大幅度上升，可能导致了藻细胞的衰亡。中肋骨条藻相关细菌中有一株对旋链角毛藻的生长具有明显抑制作用，而大部分海洋卡盾藻相关细菌对角毛藻的生长具有抑制作用。本研究结果说明海洋卡盾藻的藻际细菌也许对其与硅藻的种间竞争中具有一定作用。     

东海原甲藻的分子鉴定

采用nrDNAITS序列及18S序列两种分子标记,对东海原甲藻和美国国家海洋藻种保藏中心(CCMP)的具齿原甲藻进行分子鉴定,结果表明,两者之间序列非常相似,两者的nrDNAITS序列碱基差异值仅为0.002,nrDNA18S序列的碱基差异值为0.000,根据分子数据,东海原甲藻和美国国家海洋藻种保藏中心的具齿原甲藻应为同一个种.从基因库获取原甲藻的另外3个种nrD-NAITS序列和8个种的18S序列,用计算机软件进行分析和构建分子系统树,结果显示18S序列用于原甲藻的分子鉴定过于保守,而nrDNAITS更适合于该种属界定的分子标准.     

Effects of irradiance on pigment signatures of harmful algae during growth process

Three harmful algal bloom (HAB) species, Phaeocystis globosa, Thalassiosira rotula, and Proro-centrum donghaiense were isolated from the coast of China and cultured in batches at three light intensities (40, 70 and 150 μmol photons·m^-2·s^-1). The variation patterns of cell numbers and growth rates with light intensity during growth process were different among species. In P. globosa and T. rotula, maximum growth rates were found at 150 μmol photons·m^-2·s^-1 and ranged from 0.60 divisions per day in T. rotula, to 1.17 divisions per day in P. globosa. The highest growth rate of P. donghaiense, however, was found at 70 μmol photons·m^-2·s^-1 (0.36 divisions per day). In general, all the three HAB species showed adaptation to increasing light intensity by decreas-ing cellular concentrations of chlorophyll a (Chl a), but the variation patterns during the growth process were species-specific. The cellular concentrations of Chl a in P. donghaiense and T. rotula increased gradually with incubation time, but the opposite trend was found in P. globosa. Most of the pigment ratios and pigment indices of these three species were nearly constant during the growth process and showed small changes at different light intensities illustrating the applicability of chemotaxonomy during the initial and developing stages of HAB events, which is very important to study the ecological issues related to HAB species. Ratios of photoprotective carotenoids, such as diadinoxanthin, diatoxanthin and β,β-carotene to total chlorophylls a (Tchl a) showed the trend of increasing with the increase of light intensity during growth process. The species-specific and pigment-specific variations in pigment ratios/indices at different light intensities during growth pro-cess probably reflected the differences in the pigment composition as well as the adaption capabilities of different species to the changes of physical conditions.     

东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)对中华哲水蚤(Calanus sinicus)摄食和消化酶活性的影响

采用单养和混养的方法,在实验条件下研究了东海原甲藻对中华哲水蚤摄食和消化酶活性的影响.结果表明:(1)中华哲水蚤对东海原甲藻存在一定摄食行为,藻类密度对摄食率有明显的影响.实验密度下,中华哲水蚤对东海原甲藻的最大摄食率为930cells/(ind·h).滤水率随着藻密度的增加而呈单一性的下降;(2)混养条件下,中华哲水蚤对金藻和东海原甲藻的摄食率均较单养时下降,滤水率的变化与摄食率相似;(3)不同藻密度下,昆布多糖酶活性都明显高于麦芽糖酶和纤维二糖酶的活性,而麦芽糖酶活性又稍高于纤维二糖酶的活性.与金藻相比,东海原甲藻实验组中华哲水蚤3种消化酶活性明显升高(P<0.05).