CO2加富对塔玛亚历山大藻叶绿素荧光参数及产毒的影响

由大气中CO_2浓度升高引起的海洋酸化,是全球性的重大环境问题之一。本研究采用实验生态学的方法,以塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为研究对象,分析其在CO_2加富条件下叶绿素荧光动力学参数及产毒特征的变化。调制叶绿素荧光结果显示,CO_2加富对塔玛亚历山大藻的PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、最大相对电子传递效率(r ETRmax)有显著影响(P0.05),且随着培养时间的增长Fv/Fm、r ETRmax均降低,对半饱和光强(Ik)、快速光曲线初始斜率(α)却无显著影响(P0.05)。结果说明CO_2加富能促进塔玛亚历山大藻的PSⅡ最大光化学量子产量,提高其最大光能转换效率和相对最大电子传递效率。高效液相色谱法分析结果显示,该株塔玛亚历山大藻主要产漆沟藻毒素1(GTX1)、漆沟藻毒素4(GTX4)、N-磺酰氨甲酰基毒素(C1)及N-磺酰氨甲酰基毒素(C2)四种PSTs毒素,CO_2加富不改变主要麻痹性贝毒(PSTs)的种类组成,但能显著提高氨基甲酸酯类毒素(GTX1、GTX4)产量(P0.05),而降低N-磺酰氨甲酰基类毒素(C1、C2)产量(P0.05),说明加富能使塔玛亚历山大藻所产毒素发生转化,进而影响藻细胞的整体毒性。     

固相吸附毒素跟踪技术(SPATT)在浙江南麂海域的应用

浙江南麂岛海域是我国近岸贝类的重点养殖区,近年来一直遭受脂溶性贝类毒素(lipophilic shellfish toxins,LSTs)的污染,威胁着人类健康。为了建立有效的食品安全预警方法,本研究利用固相吸附毒素跟踪技术(solid phase adsorption toxin tracking,SPATT)在该海域进行了为期一年的野外监测和LSTs毒素分析。结果表明:7种LSTs毒素在SPATT(DIAION?HP20)中被检出,分别是大田软海绵酸(okadaic acid,OA)、鳍藻毒素-1(dinophysistoxin-1,DTX-1)、虾夷扇贝毒素(yessotoxin,YTX)及其衍生物homo YTX、扇贝毒素-2(pectenotoxin-2,PTX-2)及其衍生物7-epi-PTX2sa和环亚胺毒素(gymnodimine,GYM);有8种毒素在厚壳贻贝(Mytilus galloprovincialis)中被检出,分别是OA、DTX1、homo YTX、PTX2、7-epi-PTX2sa、GYM、原多甲藻酸贝类毒素-3(azaspiracid-3,AZA-3)和虾夷扇贝毒素衍生物45-OH-homo YTX。整体而言,SPATT(HP20)中吸附的毒素种类与贝肉中监测出的毒素种类大体上一致,且两者间OA、DTX1和PTX2的浓度在时间上具有较好的相关性,可见SPATT(HP20)对这些LSTs毒素具有较高的灵敏度,有望作为水体中LSTs毒素的预警监测材料。南麂岛海域LSTs分布特征明显,夏季最高,其次是春秋季,冬季最低,其中2014年夏季贝肉中OA毒素含量高达77.19ng/g贝肉,超出国家限量标准(45ng/g贝肉)比例达11.76%,为浙江南麂海域贻贝的食用安全带来隐患。     

褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)受精卵以及仔鱼期氨基酸与脂肪酸变化研究

为研究褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)发育早期氨基酸和脂肪酸的组成及变化规律,采用GC/MS法等方法分析了褐菖鲉的受精卵、初产仔鱼、前仔鱼期和后仔鱼期四个阶段的氨基酸和脂肪酸组成特点及其含量变化。结果表明:(1)总氨基酸含量从受精卵至初产仔鱼显著下降、前仔鱼期又显著回升、至后仔鱼期再次呈显著下降(P0.05);(2)总游离氨基酸量以初产仔鱼最高,是受精卵的10倍,各期的游离氨基酸占总氨基酸比值为1.4%—20.0%;(3)受精卵中以DHA、C16:0两者实际含量最高,分别为104.88 mg/g和68.74 mg/g,C18:1n-9和EPA次之,分别为41.23 mg/g和27.23 mg/g;(4)褐菖鲉内源性营养阶段被选择性消耗的主要脂肪酸依次为C16:0C18:1EPADHAARA,就脂肪酸的利用率而言MUFASFAPUFA;(5)褐菖鲉仔鱼在开口后的外源营养阶段对脂肪酸的利用率为PUFASFAMUFA,其中DHA相对EPA和ARA被选择性消耗。研究表明,褐菖鲉受精卵的游离氨基酸/总氨基酸比值符合海水鱼类沉性卵的特征,褐菖鲉在早期发育不同阶段对脂肪酸消耗具有不同的选择性,C16:1、C16:0、C18:0和C18:1是褐菖鲉早期发育的主要能源物质,在褐菖鲉开口饵料中添加一定水平的异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸等氨基酸及高度不饱和脂肪酸DHA等是十分必要的。     

使用多普勒超声成像比较栉孔扇贝与虾夷扇贝循环生理特征

将先进的多普勒超声成像技术运用于栉孔扇贝(Chlamys farreri)和虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)循环生理学的研究中,首次量化了扇贝心率(HR)、血流加速度(ABF)、收缩峰值速度(PS)、舒张末期速度(ED)、血液最大瞬时血流量(Max-IBF)、血液最小瞬时流量(Min-IBF)、收缩期与舒张期流速比(S/D)和阻力指数(RI)等指标,对比了两种不同耐温性扇贝的循环生理指标差异。结果表明,两种扇贝HR、ABF、PS、ED、Max-IBF、Min-IBF与水温均呈正相关;在10—25°C间,栉孔扇贝和虾夷扇贝HR范围分别为16—39、14—31次/min,ABF范围分别为1.75—15.84、0.99—7.41cm/s2,PS范围分别为3.54—8.09、2.32—8.85cm/s,ED范围分别为1.51—3.15、1.09—4.23cm/s,Max—IBF范围分别为0.051—0.193、0.137—0.316m L/s、Min—IBF范围分别为0.025—0.072、0.022—0.131m L/s、RI范围分别为0.49—0.69、0.42—0.54,S/D范围为2.28—2.83、1.75—2.12。同一温度下栉孔扇贝的HR、ABF、PS、ED指标水平均高于虾夷扇贝,Max-IBF、Min-IBF水平均低于虾夷扇贝;两种扇贝RI和S/D指标均在一定范围内波动。研究显示,虾夷扇贝在较低的心脏和血流搏动节律下保持了高效的血液流通,从而以相对较少的能量消耗维持了其机体代谢对血液循环的需求,这也与其冷水性的生态习性相适应。     

MALBAC技术扩增微生物群落基因组的效率评估

环境样品的低生物量是微生物宏基因组学研究面临的首要挑战,通过基因组扩增技术来满足高通量测序对DNA样品量的需求是最常用的解决策略。MALBAC(Multiple Annealing and Looping Based Amplification Cycles)基因组扩增试剂盒最初为扩增和研究哺乳动物的单细胞基因组而研发。本文中,我们通过人工构建的微生物群落来检测该试剂盒在微生物宏基因组扩增方面的效率和应用可行性。结果表明,每个标准反应中,10 pg的DNA模板量足以满足MALBAC试剂盒对样品扩增的需要。每个标准反应DNA模板用量为10和100 pg时,所扩增DNA样品的基因组覆盖度与原始未扩增样品表现出高度的一致性,证明MALBAC试剂盒扩增效果的高度稳定性和一致性。常用的GenomePlex全基因组扩增试剂盒使我们可以在每个标准反应DNA模板量为100 pg的条件下扩增获得足够的DNA样品,但是结果表明该参照试剂盒无法有效的实现对群落中低丰度细菌菌株基因组的线性扩增。对于MALBAC试剂盒和参照试剂盒而言,在扩增高GC含量的微生物物种基因组DNA方面效率低下。我们的实验结果表明MALBAC试剂盒在高效扩增环境样品宏基因组DNA方面的可行性,但对该试剂盒在扩增环境样品中高GC含量微生物物种方面的适用性存在疑虑。     

星载SAR对雨团催生海面风场的观测研究

雨团或对流雨是热带与亚热带地区的主要降雨形式,较易被高分辨率星载合成孔径雷达（SAR）探测到。SAR图像上的雨团足印是由大气中雨滴的散射与吸收、下沉气流等共同导致形成的。本文以RADARSAT-2卫星100 m分辨率的SAR图像上雨团引起的海面风场及其结构反演与解译作为实例进行分析。使用CMOD4地球物理模式函数,分别以NCEP再分析数据、欧洲MetOp-A卫星先进散射计（ASCAT）和中国HY-2卫星微波散射计的风向为外部风向,进行了SAR图像的海面风场反演。反演的海面风速相对于NCEP、ASCAT和HY-2的均方根误差（RMSE）分别为1.48 m/s,1.64 m/s和2.14 m/s。SAR图像上一侧明亮另一侧昏暗的圆形信号图斑被解译为雨团携带的下沉气流对海面风场（海面粗糙度）的改变所致。平行于海面背景风场其通过雨团圆形足印中心的剖面上的风速变化可拟合为正弦或余弦曲线,其拟合线性相关系数均不低于0.80。背景风场的风速大小、雨团引起的风速大小以及雨团足印的直径可利用拟合曲线获得,雨团足印的直径大小一般为数千米或数十千米,本文的8例个例解译与分析均验证了该结论。     

基于面向对象影像分析方法的我国西沙珊瑚礁地貌单元信息提取

珊瑚礁地貌单元的空间分布对于理解珊瑚礁生态系统的地质构造过程具有重要作用。然而,基于像素的影像分析方法往往获取不到较高精度的分类结果。本文基于面向对象的影像分析方法,利用Landsat 8卫星影像数据对我国西沙地区的珊瑚环礁进行了地貌单元的遥感信息提取。借鉴于美国千年珊瑚礁测绘项目的工作成果,本文首先针对研究区特点定义了十类珊瑚礁地貌单元类型。然后,基于对象的多层次关系特点,并综合利用对象的光谱、形状、上下文关系等特征,建立合适的分类规则集,获取了研究区较大尺度的珊瑚环礁地貌分区图,其分类精度普遍高于80%。虽然研究结果表明基于面向对象的影像分析方法可以有效的进行珊瑚礁遥感信息提取,但其规则集的可移植性仍需要今后的工作加以改善。     

台山核电邻近海域春秋季浮游植物群落结构特征

根据2013年4月(春季)和9月(秋季)2个航次调查数据,对台山核电邻近海域浮游植物种类组成、时空分布及多样性指数等群落特征进行了分析。共鉴定浮游植物3门61种,其中硅藻类48种,占78.69%;甲藻类11种,占18.03%;金藻类2种,占3.28%。种类组成以暖水种和广温种为主。浮游植物丰度均值春季(11.78×107个/m3)与秋季(29.37×107个/m3)无明显差异;然而丰度水平变化较大,整体表现为春秋两季核电站温排水口附近站位均低于远离站位。春秋两季浮游植物优势种共出现了7种,春季仅出现了中肋骨条藻Skeletonema costatum1种,优势度高达0.996;秋季出现了7种,包括中肋骨条藻(0.291)、柔弱拟菱形藻Pseudo-nitzschia delicatissima(0.222)、拟弯角毛藻Chaetoceros pseudocurvisetus(0.214)和并基角毛藻Chaetoceros decipiens(0.056)等。海域春季Shannon-Wiener多样性指数H′、Pielou均匀度指数J′和Margalef物种丰富度指数D均值分别为0.55、0.18和0.50;秋季分别为2.80、0.62和0.80。多样性指数显示台山核电附近海域水质状态受到了一定程度的污染。     

天津市滨海新区芦苇湿地恢复适宜性评价

利用综合评价模型,结合地理信息系统技术的空间分析功能,以土地利用、土壤类型、坡度、降雨量和人类干扰活动作为评价因子,对天津滨海新区芦苇湿地恢复进行了适宜性评价。结果表明,较适宜开展湿地恢复的比例为21.46%,一般适宜比例为21.87%,不适宜比例占56.68%,其中较适宜湿地恢复的区域集中分布在北大港湿地自然保护区周边、独流减河下游、北塘入海口以及沿海滩涂,海河流域两侧也有零星分布。在适宜性评价基础上,对未来芦苇湿地恢复与建设的重点区域进行了成效预评估,芦苇对TC、TN、TP的年吸收通量约为1.3935×104、0.0258×104、0.0017×104t,能有效地减少入海排污压力和污染物对近岸海域环境质量的影响。研究结论可为天津湿地治理与生态恢复、土地利用结构调整、景观优化等提供理论依据和科学参考。     

低分子质量褐藻寡糖的高效酶法制备及其抗氧化活性评价

褐藻寡糖具有多种生理活性,本研究通过酶解与分级条件的优化,获得了低分子质量褐藻寡糖的酶法制备工艺,并在体外模型上评价了不同分子质量组分的抗氧化活性。结果表明,优化后的褐藻寡糖制备条件为:底物浓度1.20%,酶底比4.35 U/mg,酶解时间4 h。进一步采用乙醇沉淀和超滤分离后,获得了重均分子质量分别为0.84、1.40、2.25和34.56 k Da的4种组分,其得率分别为50.82%、5.15%、11.48%和12.00%。各组分均具有一定的还原能力,可有效清除DPPH和羟自由基,其中低分子质量组分A的抗氧化活性最为显著,其清除羟自由基的能力与维生素C相近。