利用流式细胞仪研究温度对两种藻竞争的影响

为研究温度对微囊藻优势形成的影响,本试验利用流式细胞仪研究了不同温度时铜绿微囊藻(Microcystis aerugi- nosa)与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)间的竞争关系,在单独培养和混合培养条件下分别对两种藻细胞密度比值和细胞内叶绿素a(Chla)荧光强度进行了测定．结果表明在本试验条件下,随着温度的升高(18℃,25℃和32℃),混合培养组中微囊藻优势逐渐明显,小球藻Chla荧光强度随着温度的升高而升高,微囊藻Chla荧光强度随着温度的升高却有所降低．说明在光照适宜、高营养盐的水体中,较高的温度对铜绿微囊藻成为优势种具有明显的促进作用,进而影响着微囊藻水华的形成．     

不同藻类对温度与磷叠加作用的响应模式

气候变暖对富营养化引起的蓝藻水华扩张具有叠加作用,为探索不同藻类对气候变暖与富营养化叠加作用的响应模式,选用富营养化水体常见藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为材料,采用室内培养方法,模拟春末不同升温幅度(20+3、23+3和20+6℃),5个磷浓度水平(0、0.05、0.15、0.30和0.50 mg/L),通过生长速率、光化学参数等的测定,分析不同藻类对温度升高和营养盐添加的生长与光化学响应.结果表明:3种藻的生长速率对温度和磷的叠加作用呈现不同的响应模式:随着磷浓度的升高,铜绿微囊藻的生长速率受温度的叠加作用不断增加,26℃时差异最大;水华鱼腥藻生长速率除在0.30 mg/L磷浓度时受温度叠加作用比较明显外,其他磷浓度水平均没有显著的叠加效应;斜生栅藻在不同磷浓度水平下受温度叠加作用影响有较大波动,但无明显差异.铜绿微囊藻对温度的叠加作用随着磷浓度的增加呈现逻辑斯蒂模式增长,而水华鱼腥藻和斜生栅藻均是在特定温度或特定营养盐浓度时呈现最大的叠加作用,叠加作用的趋势不明显.从Fv/Fm结果可知,铜绿微囊藻下降幅度明显高于水华鱼腥藻和斜生栅藻,随温度升高,磷浓度越高,铜绿微囊藻的Fv/Fm下降幅度越大,这可能是铜绿微囊藻在高生长速率下色素无法积累所致;水华鱼腥藻的Fv/Fm基本保持稳定,各组间差异较小;斜生栅藻的Fv/Fm在低磷浓度组明显低于高磷浓度组,并且随温度升高下降趋势增加,3种藻的光学特性响应反映了藻类在叠加作用下生长的变化.综上所述,铜绿微囊藻对温度上升与磷浓度的升高有更强的响应,导致其产生更高的生长速率,从而促进了蓝藻水华的扩张.     

光照周期性波动对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长的抑制

利用自行研制的光生物反应器,以水库中典型的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,研究了两种藻类在光照强度周期性波动条件下的抑制特性.结果表明,相对恒定时平均光照强度6100 lx而言,在光照强度周期性波动条件下,在培养至24天时,铜绿微囊藻生物量降低14%、颜色稍黄,斜生栅藻生物量降低24%、藻体严重泛黄;铜绿微囊藻的叶绿素a和类胡萝卜素含量分别降低12.7%和55.5%,斜生栅藻的叶绿素a和类胡萝卜素含量分别降低78%和74%;模拟内波的周期性波动光强下,两种藻的光合作用参数Fv/Fm、YⅡ和ETR下降,热耗散量NPQ增高,且光合作用受到抑制,生长代谢能力减弱,这为内波控藻提供了理论依据.     

不同形态磷酸盐对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻生长的影响

地表糙度是衡量地表径流形成的一个重要指标．以东北区典型泥炭沼泽——金川泥炭沼泽为例,考虑地表坡度影响,用链条法对不同群落中糙度系数指标进行计算,并以泥炭沼泽中物种多样性、踏头个数以及踏头形态差异变率系数为主,初步分析泥炭泥泽地表糙度的变化机制,结果表明：在芦苇-臌囊苔草群落、臌囊苔草群落和油桦-臌囊苔草-泥炭藓群落三个植物群落中,糙度系数指标的变化与群落中物种丰富度和生物多样性变化相一致;糙度系数变化与踏头个数呈负相关关系,与踏头形态差异变率系数呈正相关关系说明物种多样性越小,生态优势度越大,优势种植物越少,踏头个数越多,踏头形态变率系数越小,微地貌形态发育相对较一致,糙度系数越小;反之,则地表糙度系数越大。     

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长及光合活性对温度和光照交互作用的响应

通过室内纯培养,分别设定不同温度梯度(14、16、18℃)和光照梯度(100、250、360 μmol/(m2·s)),以模拟全球气候变化条件下,温带湖泊春季温度升高与光照减弱交互作用对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻生长和光合活性的影响.通过流式细胞计数测定其生长曲线,观测其变化趋势,并利用叶绿素荧光仪PHYTO-PAM测定藻类光合活性.结果表明,当温度为18℃,光强为100μmol/(m2·s)时,铜绿微囊藻生长速率最大,细胞密度达到2.99×106cells/ml.在该温度和光照强度下,其光合活性也远高于其他实验组,其Fv/Fm值达到最大值0.39.蛋白核小球藻在温度为16和18℃时,其生长速率差异不大,但明显高于在温度为14℃时的生长速率,其光合活性处于波动状态.与蛋白核小球藻相比,温度升高和光照减弱对铜绿微囊藻生长和光合活性的促进作用更为明显,而且随着温度的升高,铜绿微囊藻生长对低光的偏好更为显著.因此,全球变暖所导致的高温低光环境可能有利于确立铜绿微囊藻在湖泊中的优势地位.     

营养盐对微囊藻细胞组分及多糖组成的影响

胞外多糖是微囊藻形成群体的物质基础,营养盐是否会通过影响微囊藻多糖的含量进而影响群体的形成还不清楚.在室内培养实验中,设置不同N、P浓度的培养液并测定对数期胞内的细胞组分以及3种形态的多糖含量,从而探讨N、P对细胞中多糖的影响规律.实验结果表明:RNA在细胞中的含量相对恒定(约2.0 pg/cell).N对单细胞的蛋白质和多糖都产生了显著影响:N浓度的升高显著促进蛋白质的合成,细胞中总糖的含量降低.P浓度的升高同样造成细胞中多糖总量减少,但其对蛋白质影响不大(在4.6 pg/cell左右波动).N浓度的增加还促进多糖向胞外分泌并溶解于培养基中.在高生长率下,由于细胞中RNA、蛋白质的合成速度加快,多糖的合成较慢导致胞外固着性多糖减少,这可能是室内培养难以得到群体的原因之一.     

铜绿微囊藻和蛋白核小球藻对不同形态有机磷的利用及其生长

本研究探索了铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)在单藻批式培养条件下对三种不同形态的可溶性有机磷化合物:1-磷酸-葡萄糖,环磷酸腺苷(c-AMP)和三磷酸腺苷(ATP)的利用及其生长.结果表明铜绿微囊藻和蛋白核小球藻能够利用这三种有机磷源进行生长.铜绿微囊藻对三种不同形态有机磷源的利用效率由高到低依次是:1-磷酸-葡萄糖,ATP和c-AMP,尤其是对磷酸单酯类磷源——1-磷酸-葡萄糖有极高的利用效率,在该磷源培养条件下微囊藻最大藻浓度能达到正磷酸盐培养条件下的最大藻浓度.小球藻对1-磷酸-葡萄糖和ATP的利用率略高于c-AMP.总体上铜绿微囊藻对这三种有机磷源的利用能力要高于小球藻.碱性磷酸酶与藻利用有机磷的能力有重要的关系,藻对有机磷的利用能力随着胞内酶活的增加而增强.随着富营养化程度的加剧,水体中可溶性有机磷在总磷中的比例也不断升高,铜绿微囊藻对可溶性有机磷的较强利用能力,可能促使其成为富营养化水体中优势种的原因之一.     

温度对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和鱼腥藻(Anabaena sp.)生长及胞外有机物产生的影响

以巢湖优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和鱼腥藻(Anabaena sp.)为研究对象,研究不同温度(35、25和10℃)对这两种藻生长特性和胞外有机物产生的影响.结果表明,温度对铜绿微囊藻和鱼腥藻的藻细胞密度、碱性磷酸酶活性和胞外有机物浓度影响显著.25℃是铜绿微囊藻和鱼腥藻最适宜的生长温度,最高细胞密度分别达到3.12×107cells/ml和2.03×107 cells/ml.不同温度下两种藻的碱性磷酸酶活性特征,证实了高温对鱼腥藻生长的抑制和低温对铜绿微囊藻生长的抑制.胞外有机物释放总量受蓝藻生物量和单位细胞有机物释放速率的影响.铜绿微囊藻的溶解性有机碳和胞外总多糖释放量在25℃最高,最大值分别为49.28和38.46 mg/L;而鱼腥藻在35℃时释放量最高,最大值分别为45.82和40.60 mg/L;10℃条件抑制了两种藻的生长及胞外有机物的释放.鱼腥藻胞外多糖含量在35℃培养条件下最高,而铜绿微囊藻在10℃条件下最高,说明不利的生长条件会促进蓝藻胞外多糖的分泌.三维荧光图谱分析结果表明,铜绿微囊藻和鱼腥藻胞外有机物以类蛋白质和类腐殖酸为主,温度主要影响藻细胞胞外有机物浓度,而对有机物种类组成没有影响.     

温度对铜绿微囊藻群体培养体系中细菌群落组成及稳定性的影响

微囊藻藻际细菌影响微囊藻的生长及其水华的生消.然而特定微囊藻群体中藻际细菌群落组成对温度变化的响应规律仍不清楚.本文把一株从太湖分离得到的群体铜绿微囊藻,置于不同温度（15、20、25和30℃）下进行培养,分析各培养体系中不同粒径附生或游离细菌群落组成的异同.结果表明：温度显著影响微囊藻群体（>20 μm）附生、单细胞小群体（3~20 μm）附生和游离（0.2~3 μm）细菌群落的组成（PERMANOVA,P<0.01）,Sphingomonadales、Pseudomonadales和Cytophagales分别是3组细菌群落中的最优势菌目,相对丰度分别为21.35%、19.74%和33.44%.在3组细菌群落中都存在一些核心优势细菌类群,其丰度相对稳定,对温度变化不敏感.其中在微囊藻群体附生细菌群落中,优势菌属Brevundimonas和OPB56在20~30℃之间培养时其相对丰度较为稳定;单细胞小群体附生细菌群落中的核心优势菌属Mariniradius相对丰度也是在20~30℃之间较为稳定,而Gemmobacter相对丰度在4种温度下均较为一致;游离细菌群落中的核心优势菌属Porphyrobacter相对丰度在20~30℃之间时也相对稳定.另外,在15℃时,单细胞小群体附生和游离细菌群落的多样性都达到最高,总体细菌群落物种相关性网络复杂度最高,但合作性关联最弱.该研究结果对于深入了解微囊藻群体的藻菌关系有重要意义.     

氮及氮磷比对附着藻类及浮游藻类的影响

2005年5月至11月,在河北省YH水库选取5个具有代表性的样点,进行了微囊藻毒素-LR的调查,同时,测定了相应各样点的TN,TP,NH4-N,NO3-N和PO4-P.结果显示,水库中微囊藻毒素-LR(MC-LR)随季节发生变化,其中,7-10月期间相对较高,且大部分超过了生活饮用水地表水标准限值(1 μg/L);MC-LR与水体中的N、P之间的相互关系表明,5-7月期间,水库MC-LR与TP呈正相关,与NH4-N和TN/TP呈负相关;8-9月期间,水库中TP逐渐降低,但其它降低速率低于TN,造成TN/TP明显降低,MC-LR与TP和TN/TP呈正相关,与NH4-N呈负相关;10-11月期间,大量藻细胞死亡,释放到水体中MC-LR也逐渐下降,这时,大量外源营养盐也进入水库,造成微囊藻毒素-LR的变化与TN、NH4-N、NO3-N呈显著或极显著负相关.这说明在不同季节下,微囊藻毒素-LR与营养盐的关系不同,必须视实际情况而定.     

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)次生代谢物对普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长及有效量子产率的影响

浮游植物间的交互化感作用被认为是自然水体中浮游生物群落演替及优势种转换的主要因素之一.铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是富营养化湖泊中的常见蓝藻,其产毒品系相较非产毒品系具有较高的竞争优势,其产生的主要次生代谢产物微囊藻毒素-LR(MC-LR)通常被认为是重要的化感物质.但是到目前为止其在水生生态系中的生物学功能尚不明确.为探究并区分MC-LR及其他次生代谢产物对浮游植物的化感效应,本文研究了MC-LR与高浓度普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长及有效量子产率的剂量—效应关系;比较了能够产生显著抑制效应的MC-LR、能够产生同等浓度MC-LR的产毒品系铜绿微囊藻滤液以及细胞粗提液对小球藻生长及有效量子产率的抑制效应.结果显示,MC-LR能够对小球藻生长及有效量子产率产生抑制作用,并且抑制率随着MC-LR浓度的增加而增大.在用200μg/L及以上浓度的MC-LR感染24 h后,叶绿素a浓度为1500μg/L的小球藻的生长与有效量子产率均比对照组显著降低.能够产生相同浓度MC-LR的产毒品系铜绿微囊藻细胞滤液对其没有产生显著影响,而其细胞粗提液却能够产生更强的抑制效应.与MCLR处理组相比,粗提液处理组小球藻的生长及有效量子产率分别降低了14%和3%.以上结果表明,MC-LR对普通小球藻的化感作用具有剂量依赖性;MC-LR之外的其他次生代谢物也能够产生抑制效应.     

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.     

光照强度对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)生长及吸收特性的影响

在不同的光照强度下,测定了铜绿微囊藻、斜生栅藻在不同生长期的藻细胞密度、粒径、叶绿素a浓度、浮游植物吸收系数以及比吸收系数.单因素方差分析表明,在整个培养周期中,光照强度对铜绿微囊藻及斜生栅藻的藻细胞密度、叶绿素a浓度以及440、675 nm处吸收系数均有着显著的影响.两种藻在光照强度为50μmol/(m2.s)条件下,藻细胞密度、叶绿素a浓度及吸收系数值相对最大.相关性分析表明:藻类特征波段440、675 nm吸收系数与叶绿素a浓度、藻细胞密度在不同光照条件下都存在着显著的正相关性,其中叶绿素a浓度与藻类吸收系数存在着幂函数的关系,而线性关系能更好的说明藻细胞密度与吸收系数之间的关系.在不同光照强度及培养时期,藻类比吸收系数在一定的范围内波动,随光强增加比吸收系数呈上升趋势.铜绿微囊藻440、675 nm处比吸收系数与叶绿素a浓度呈显著的负相关关系,而斜生栅藻比吸收系数与叶绿素a浓度之间无显著相关,体现了不同藻类由于色素组成及比例差异其色素包裹效应也各不相同.对不同光照强度下的铜绿微囊藻及斜生栅藻进行400～700 nm波段积分,得到了两者在5、50及100μmol/(m2.s)不同种光强下的平均比吸收系数分别为0.0144、0.0134、0.0160,0.0086、0.0088、0.0105 m2/(mg Chl.a),铜绿微囊藻比吸收系数明显大于斜生栅藻.     

Demographic parameters and mixis of three Brachionus angularis Gosse (Rotatoria) strains fed on different algae

Rotifers are one of the smallest metazoans, served as perfect material for evolution theories and excellent food resources to larva in aquaculture. Population dynamics of rotifers help to optimize culture conditions, and to understand selection of asexual and sexual reproduction types. We described population dynamics of three Brachionus angularis strains using the life table method, with three types of food. The following demographic parameters were analyzed: intrinsic rate of increase (r), net reproductive rate (R₀), generation time (T), average lifespan (L), and the total percentage of mictic females in the offspring. The results showed that there were significant effects of strain on the parameters except for R₀. However, the food type significantly affected r, R₀, T, and the total percentage of mictic females in the offspring. Demographic parameters differed among strains, showing the possible adaptation to local niches. In comparison to Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus obliquus served more nutrition to enlarge population size, and more mixis was induced in rotifer populations fed on it.     

微电流电解对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)叶绿素荧光特性的影响

研究微电流电解不同电流密度下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的叶绿素荧光参数变化,从藻类生理生态特征方面揭示电解抑藻的作用机理.结果表明:对于体积一定而初始细胞密度不同的铜绿微囊藻藻液,微电流电解抑藻存在相应的临界电流密度阈值,当电流密度阈值时,藻的生长得到完全抑制.当电流密度阈值时,藻的光系统Ⅱ受损,但经过6 d的培养其生理活性可恢复正常.若电流密度临界值,电解胁迫将超过藻的耐受能力,从培养的第2 d开始藻的光系统Ⅱ功能完全丧失.电解抑藻一方面是通过破坏光系统Ⅱ和捕光天线藻胆体之间的连接,使藻胆体无法继续向光系统Ⅱ传递光能;另一方面是通过破坏藻细胞光系统Ⅱ结构,使其无法进行光合作用,最终导致藻细胞的死亡.     

无磷条件诱导铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)释放挥发性有机化合物对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的影响

为了揭示磷(P)营养缺乏对蓝藻释放挥发性有机化合物(VOCs)的影响及其对其他藻类的化感作用,以形成蓝藻水华的主要种类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为材料,在无P培养条件下对其释放的VOCs进行分析,同时测定VOCs对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)生长、光合色素含量和光合性能的影响.结果表明,采用无P培养基培养铜绿微囊藻24 h后,其释放的VOCs种类和含量均明显增加,与标准培养基培养相比,VOCs总释放量增加了73.4%,并出现7种新化合物.将铜绿微囊藻释放的VOCs通入莱茵衣藻溶液中,在标准培养基中铜绿微囊藻释放的VOCs对莱茵衣藻生长无显著影响,而无P条件下释放的VOCs则明显抑制莱茵衣藻生长,其响应指数(RI)为-0.25.此外,莱茵衣藻光合色素含量、光系统II(PSII)最大光化学量子产量(Fv/Fm)、有效光化学量子产量[Y(II)]、光化学淬灭系数(q P)和光合电子传递速率(ETR)也明显降低,而非光化学淬灭系数(NPQ)则明显升高,其RI为0.26.由此可见,蓝藻在富营养化水体中大量繁殖以及P自身沉降特性导致的P缺乏会促进蓝藻释放VOCs,同时这些VOCs在保持蓝藻营养竞争优势和水体藻类多样性减少中具有化感抑制作用.     

小麦麸皮水浸提液对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)光合色素含量和叶绿素荧光诱导动力学的影响

小麦麸皮水浸提液(WBL)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)具有较强的抑制作用.为了阐明铜绿微囊藻光合系统对WBL胁迫的响应,本文分析了WBL胁迫下M.aeruginosa CHAB-109细胞光合色素含量及叶绿素荧光诱导动力学变化.结果显示,当WBL浓度为1.6和3.2 g/L时,M.aeruginosa CHAB-109单位细胞内Chl.a和类胡萝卜素含量均显著低于对照.Chl.a光诱导荧光动力学分析结果显示,WBL胁迫下单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TR0/RC)及单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET0/RC)均受到显著抑制.光合系统Ⅱ(PSⅡ)能量分配比率参数分析结果显示,WBL对光合系统反应中心电子供体侧没有影响,但是显著抑制光合系统反应中心电子受体侧电子传递.综合分析WBL诱导下M.aeruginosa CHAB-109 PSⅡ能量流动比活性能参数和能量分配比率参数显示,反应中心电子受体侧电子由反应中心传递到QA及QA更远的部位均为WBL的抑制作用位点.