微囊藻和栅列藻吸收与散射特性的实验研究

利用分光光度计,分别检测不同浓度梯度的微囊藻和栅列藻的光束衰减系数、吸收系数等。根据线性加和关系计算出2种藻的散射系数。结果表明,400～650 nm光束衰减系数大致呈下降趋势,之后又逐渐上升.在675 nm附近出现由于浮游植物吸收而形成的峰值,微囊藻、栅列藻的c*(675)分别为(0.075±0.007)m~(-1)、(0.079±0.007)m~(-1)。微囊藻、栅列藻吸收系数、比吸收系数在440、675 nm存在明显的吸收峰值,PAR波段积分平均比吸收系数分别为0.0172、0.0178 m~2/(mgCh1a)。散射系数在440、675 nm一般出现谷值,而在550、700 nm一般为峰值。微囊藻、栅列藻PAR波段积分平均比散射系数分别为0.0686、0.0737 m~2/ (mgCh1a),比散射系数明显大于比吸收系数。另外,栅列藻比散射系数均要大于微囊藻.而其比吸收系数则差异不明显。微囊藻、栅列藻吸收系数与叶绿素a浓度存在非常好的线性关系,显示其不存在色素包裹效应。微囊藻、栅列藻平均Q*.值分别为1.13、1.19.均大于1.包襄因子的分析也证明不存在色素包裹效应。实验条件下得到比吸收系数、比散射系数可以用于计算浮游植物的吸收和散射系数。     

Effects of rice straw on the cell viability,photosynthesis, and growth of Microcystis aeruginosa

Rice straw is supposed to be an environment-friendly biomaterial for inhibiting the growth of harmful blooms of the cyanobacterium Microcystis aeruginosa. However, its potential mechanism is not well known. To explore this mechanism, the growth, cell viability （esterase activity, membrane potential, and membrane integrity）, photosynthesis, and cell size ofM. aeruginosa were determined using flow cytometry and Phyto-PAM after exposure to rice straw extracts （RSE）. The results show that doses from 2.0 to 10.0 g/L of RSE efficiently inhibited the alga for 15 days, while the physiologic and morphologic responses of the cyanobacteria were time-dependent. RSE interfered with the cell membrane potential, cell size, and in vivo chlorophyll-a fluorescence on the first day. After 7 days of exposure, RSE was transported into the cytosol, which disrupted enzyme activity and photosynthesis. The cyanobacteria then started to repair its physiology （enzyme activity, photosynthesis） and remained viable, suggesting that rice straw act as an algistatic agent.     

超高效液相色谱-串联质谱法直接进样测定水样中8种有机污染物

2011年我国实施了新的生活饮用水卫生标准,卫生指标扩展至106项,并配套了相关的检测方法,其中微囊藻毒素、莠去津采用液相色谱紫外检测器的检测方法;丙烯酰胺、灭草松、2,4-D采用气相色谱-电子捕获检测器的检测方法;呋喃丹、草甘膦采用液相色谱荧光检测器的检测方法。这些检测方法均有前处理程序繁琐、工作量大、可操作性差的缺点,在实际工作中应用较为困难。本文采用超高效液相色谱-串联质谱技术（UPLC-MS/MS）,建立了水样过0.22 μm滤膜,直接进样测定自来水、地下水及地表水中8种有机污染物（草甘膦、呋喃丹、灭草松、莠去津、2,4-滴、丙烯酰胺、微囊藻毒素-RR和微囊藻毒素-LR）的分析方法。8种化合物在各自的线性范围内线性关系良好,相关系数均不低于0.993,定量下限为0.07~5 μg/L,低、中、高三个加标水平的回收率为94.2%~103.7%,相对标准偏差为1.1%~7.8%。本文建立的方法操作简便,可以实现在6 min内一次性分析8种目标化合物,与国家标准方法相比,显著提高了分析效率;与文献报道的均是单一类化合物检测方法相比,本检测方法具有相似的灵敏度和检测限,但是目标化合物覆盖更全面,分析时间更短。     

利用酵母双杂交研究铜绿微囊藻生物钟蛋白KaiB的自身相互作用

从铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)PCC7820中克隆了生物钟基因kaiB,并将其克隆入酵母双杂交系统的两个质粒pGADT7和pGBKT7中。经测序验证后,将重组质粒pGADT7-kaiB和pGBKT7-kaiB转化酵母菌AH109进行自激活性和自身相互作用的检测和验证。结果表明,铜绿微囊藻生物钟蛋白KaiB无自激活性,KaiB蛋白自身能发生相互作用。因此,可用KaiB蛋白为诱饵利用酵母双杂交系统筛选文库钓取与KaiB发生相互作用的蛋白。     

不同温度下水流对铜绿微囊藻生长的影响模拟

在蓝藻暴发机理研究中,水动力是一个非常重要的参数,目前多数研究在模拟各种流速环境的同时,未能实现实验过程中恒定的光、温条件控制.本研究采用小型环形槽模拟不同水体流速,在恒定的光、温条件下研究铜绿微囊藻(Mi-crocystis aeruginosa905)在流动水体中的生长情况,并对比了两种典型温度(15℃和25℃)条件下的差异.结果表明,水流使微囊藻生长滞后,改变其对数生长期持续时间和比增长率,直接影响微囊藻的最大生物量;不同流速的水流对微囊藻生长的影响与一定温度范围内的温度条件有关,15℃时,水体流动不利于微囊藻的生长繁殖;而在25℃时,微囊藻细胞生理活性增加,微囊藻对水体流动环境适应能力增强,水体流动更有利于微囊藻的生长繁殖,且流速在15cm/s时微囊藻获得最大生物量.     

有毒铜绿微囊藻对鱼和溞的毒性

用有毒铜绿微囊藻细胞及其从毒细胞中提取的毒素喂养和腹腔注射鱼类,结果表明:(1)微囊藻毒素MCYST-LR对所有实验过的鱼有毒害作用(LD₅₀为110-500μg/kg).注射毒素24h后,鱼肝电镜超微结构观察均表现出肝损伤.(2)在受控条件下,当用有毒铜绿微囊藻作为食物喂养日鲢和罗非鱼时,鱼类能在以毒藻为唯一食物的环境中生活20d以上.白鲢和罗非鱼粪便的毒性比喂食藻类的毒性分别降低约2-4.5倍,其肝的超微结构现察仍有轻度损伤.(3)在培养液中加入15μg/mLMCYST-LR和用实验室纯培养的铜绿微囊藻作为食物培养枝角类时,均可使它们在48h死亡.以无毒微囊藻培养时则生长不良亦不怀卵,表明它不是枝角类合适的食物.     

群体微囊藻附生细菌特性

附生细菌在微囊藻水华暴发过程中可能发挥了重要作用,但是,缺少关于微囊藻附生细菌特性的研究报道.本文从4种群体微囊藻(铜绿微囊藻、惠氏微囊藻、水华微囊藻和坚实微囊藻)中分离得到了18种附生细菌,分别隶属于六大类群:α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌纲、纤维粘网菌纲和黄杆菌纲.BIOLOG板分析显示除了α-变形菌纲中的2种细菌以及放线菌纲中的1种细菌以外,其余细菌都能够利用10种以上的碳源.18种附生细菌中有12种具有趋化性,12种具有疏水性,14种具有自聚能力.除了黄杆菌纲菌株都具有亲水性外,其余5大类群菌株都含有疏水性种类.六大类群中都含有具有趋化性和自聚能力的种类.每种微囊藻中的大多数附生细菌种类都能利用10种以上的碳源,都具有疏水性.每种微囊藻中至少有一组细菌表现出共聚能力.除了水华微囊藻外,其余3种微囊藻中附生细菌的大多数种类都具有趋化性.除了惠氏微囊藻外,其余3种微囊藻的附生细菌中大多数种类都具有自聚能力.结果显示细菌旺盛的代谢潜力、趋化性、疏水性、自聚能力和共聚能力可能有利于附生细菌定殖于微囊藻群体.     

汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究

2012-2016年,每年的春、夏、秋季对汾河太原河段进行浮游植物样品采集.通过对样品的形态观察和描述,共鉴定出5种水华优势种,5月发生的裸藻水华优势种为裸藻属的膝曲裸藻(Euglena geniculata)和血红裸藻(E.sanguinea).而7-9月发生的微囊藻水华优势种为微囊藻属的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、挪氏微囊藻(M.novacekii)和惠氏微囊藻(M.wesenbergii).分离纯化共得到11株单克隆水华藻,其中铜绿微囊藻8株,挪氏微囊藻2株,血红裸藻1株.运用cpcBA-IGS、gyrB和cpSSU基因序列构建分子系统发育树,进一步确定水华藻的系统分类地位,结果表明cpcBA-IGS是研究汾河太原河段铜绿微囊藻分类很好的分子标记,而cpSSU基因可很好地区分血红裸藻和其他裸藻种.     

富营养化湖泊典型水华蓝藻的固有光学特性

固有光学特性是水体光学特性的重要内容,掌握富营养化湖泊水体内典型水华蓝藻的固有光学特性,是开展不同水华蓝藻遥感识别的理论基础.利用AC-S吸收衰减仪、BB9后向散射仪,通过实验室纯藻培养,研究微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Dolichospermum）和束丝藻（Aphanizomenon）3种典型水华蓝藻的固有光学特性,并探讨色素浓度、色素占比以及藻类等效粒径对不同水华蓝藻固有光学特性的影响.结果表明,3种典型水华蓝藻的吸收光谱曲线均具有440、620和675 nm吸收峰,微囊藻620和675 nm的比吸收系数最大,鱼腥藻440 nm处的比吸收系数最大;束丝藻单位色素浓度的散射和后向散射能力最高,鱼腥藻次之,微囊藻最低;固有光学特性影响因子分析表明,色素浓度和藻蓝素占比是影响3种水华蓝藻固有光学特性的主要因素.3种蓝藻的吸收系数、散射系数以及鱼腥藻、束丝藻的后向散射系数均随着色素浓度（叶绿素a或藻蓝素）的增加而增大;当蓝藻中藻蓝素占比增加时,3种蓝藻的单位色素浓度的后向散射系数逐渐下降;而藻细胞粒径与固有光学特性之间并未表现出很好的相关性.因此,3种水华蓝藻单位色素浓度的固有光学特性将为典型水华蓝藻的遥感识别提供重要的理论基础和数据支持.     

2017年太湖水华面积偏大的原因分析

太湖流域及湖区经过一系列综合治理之后,截至2015年,水华面积逐渐减少,治理效果初见成效.然而,2017年太湖出现了前所未有的大面积水华（1403 km²）,其原因成为各方面关注的热点问题.2011-2017年,在太湖贡湖湾和梅梁湾布置的6个采样点,每月2次分层采集水质和微囊藻密度数据、全太湖的营养盐和微囊藻密度数据、气象数据和水华面积数据,进行了水华面积偏大的原因分析.结果显示,2011-2017年期间,全太湖总氮（TN）的7年平均浓度为1.89 mg/L,总磷（TP）为0.076 mg/L,而2017年TN浓度为1.60 mg/L,TP浓度为0.083 mg/L,比7年平均TP浓度回升了9.0%.气温方面,2011-2017年7年平均气温为17.3℃,2017年比7年平均气温高出0.7℃.全太湖7年平均微囊藻密度为0.53×10⁸ cells/L,而2017年为1.18×10⁸ cells/L,比7年平均值高出1.21倍.在这样一个数据背景下,全太湖年均值和风速区间比例冗余分析表明TP的回升、气温的偏高与水华面积也表现出明显的正相关关系,且5-9月1~2 m/s弱风天数与水华面积呈显著正相关,而风速超过4 m/s则会显著造成水华的消失.综合以上数据及分析,2017年出现巨大面积水华是由于全湖TP浓度的上升和气温偏高使微囊藻密度增长,为微囊藻聚集形成水华提供了丰富的物质基础,而在微囊藻大量繁殖季节风力较弱,1~2 m/s左右风速易于使微囊藻聚集形成薄层大面积水华.