太湖梅梁湾水华蓝藻复苏过程的研究

采用在底泥表面设置藻类细胞捕捉器的方法,测定其中的色素含量变化,并与水柱和底泥中的色素含量变化相比较.结果表明,藻类复苏与底泥环境中的温度、光照、溶解氧、氧化还原电位均有密切关系,叶绿素a、b和藻蓝素所表征的总藻类、绿藻以及蓝藻的上浮率分别为59.84%、76.83%和466.98%,3种藻的上浮量分别占相应浮游藻类最大生物量的7.18%、3.71%和9.33%.蓝藻复苏对太湖水华的形成具有很重要的意义.     

淡水超微型浮游植物多样性及其研究方法

超微藻广泛分布于海洋和淡水生态系统中,在水生生态系统尤其是微食物环中起着重要作用。自20世纪70年代被发现以来,有关超微藻的研究大多集中在海洋,直到近年来淡水超微藻才受到广泛关注。目前淡水生境中发现的超微藻主要包括真核超微藻和原核聚球藻,而在海洋生境中分布广泛的原绿球藻在淡水环境中则很少被发现。超微真核藻多样性极其复杂,几乎在所有的门类都有发现;而目前在中国湖泊中发现的聚球藻主要以富含藻蓝素的聚球藻为主。影响超微藻生长的因子主要包括营养盐、温度、光照及生物因子(如捕食)等,自然水体的超微藻可能同时受多个以上环境因子的共同影响。由于超微藻细胞微小,形态特征不明显,而且大部分物种不能被分离纯培养,因此传统研究方法受到限制,直至近些年来,荧光显微技术、流式细胞术及分子生物学技术的发展,才使我们有机会对超微藻多样性和生态学有了进一步的认识。本文对淡水超微藻多样性的研究进展进行了综述,介绍了淡水超微藻的主要类群及其环境影响因子,重点阐述了当前超微藻的研究方法。     

越冬和复苏时期太湖水体蓝藻群落结构的时空变化

为研究太湖蓝藻在越冬与复苏时期群落结构的时空变化规律,于2008年11月,2009年2月,2009年4月,在太湖富营养化较严重的湖区选取8个采样点 (梅梁湾、竺山湾、贡湖湾、大浦、西太湖、南太湖、湖心和湖湾交汇处),分3层采水样,过滤并提取样品DNA经PCR扩增蓝藻16S rDNA序列,采用T-RFLP(末端标记的限制性酶切片段长度多样性)技术分析蓝藻群落结构和多样性变化。共得到87个不同的T-RFs(末端限制性酶切片段),表明太湖蓝藻具有丰富的基因多样性。T-RF相对丰度和聚类分析结果表明,太湖蓝藻群落结构在垂直空间上相似性较高,相似度 > 50%;在水平空间,与Microcystis spp.对应的信号峰在8个采样点均为最强峰(相对丰度为17.7% 47.5%)。竺山湾蓝藻多样性最低,西太湖最高,但其余采样点间蓝藻群落和Shannon多样性指数没有显著差异(P>0.05)。Microcystis相对丰度与Shannon多样性指数呈显著负相关(皮尔逊相关系数为-0.958)。在时间尺度上,相似性分析(Analysis of similarity,ANOSIM)结果显示太湖蓝藻群落结构存在极显著差异( P<0.01) 。春季复苏时蓝藻多样性最高,秋季衰亡时最低。聚类分析表明样品聚成两大特征类群,秋季衰亡时样品独自聚为1支,而春季复苏期和冬季越冬期样品彼此混杂。     

二氧化硫对地衣中共生藻菌营养关系影响研究

为探讨地衣对大气污染特别敏感的原因 ,分离淡腹黄梅衣 (Xanthoparmelliamexicana)的共生藻和共生真菌 ,并重新合成地衣 .研究了地衣及纯化培养的藻和菌在SO2 污染短期胁迫下的生理反应 .结果表明 ,叶绿素a比叶绿素b易受伤害 ;叶绿素对 0 .5mg·L-1的熏气最敏感 ,水溶液暴露时叶绿素PQa值的下降与SO2 的吸收量有相关性 .地衣中酸性磷酸酶活性主要由共生藻所决定 .丙二醇含量在共生藻和菌以及地衣样品中无显著差异 ;还原型谷胱甘肽GSH含量在共生菌中明显高于共生藻 ,并与SO2 胁迫强度密切相关 .可以作为地衣过氧化状态和受损的生物标志物 .共生真菌承担了地衣主要的抗氧化任务 ,由于物质与能量的消耗 ,共生藻比共生菌更容易受到伤害 .     

蓝藻球形体的分离,培养及再生

在高渗溶液中,用0.05%溶菌酶和2—5mmol·1~(-1)EDTA 处理蓝藻柱孢鱼腥藻、多变鱼腥藻和组囊藻细胞。5—8h 后,70—90%的细胞转为对渗透压敏感的球形体(Spheroplast),又称原生质球。研究了藻的不同培养条件对球形体形成率的影响。测定了 EDTA 处理藻纽胞后外膜脂多糖的释放量。在高渗溶液中,藻细胞和经酶处理获得的球形体的光合放氧活性明显下降,固氮种类的固氮活性失去。饲养层法、固体混合法和含有0.5mg·1~(-1)BA 的液体悬滴培养的柱孢鱼腥藻的球形体,9天后出现再生藻落;在固体混合法培养中获得了组囊藻球形体的再生藻落。在第4天的悬滴培养物中,可以看到球形体发生第一次细胞分裂。再生藻细胞和酶处理物中残留细胞的抗溶菌酶特性有差异。     

蓝藻伪空胞的特性及浮力调节机制

伪空胞为蓝藻在水体中提供浮力,使其获得适宜的生长条件,最终导致蓝藻水华暴发,了解伪空胞的特征对控制蓝藻水华暴发有重要意义。文章简要回顾了蓝藻伪空胞自1865年被Klebahn发现到1965年被正式命名的研究历程,目前已发现150多种原核生物中含有伪空胞;伪空胞是两末端呈圆锥状的中空圆柱体,伪空胞半径与临界压强遵循方程:Pc=275(r/nm)-1.67MPa;伪空胞气体含量可根据不同原理,利用Walsby伪空胞测定装置、压力浊度计和细胞流式仪测得。总结了伪空胞组成的化学特性,评述了伪空胞gvp基因丛结构功能和GvpA、GvpC的蛋白空间结构。GvpA是伪空胞合成的主要成分,gvpA在伪空胞内存在多个拷贝,其功能仍不清楚;GvpC由33个氨基酸重复单位组成,重复单位越多,伪空胞越不易破裂;概述了伪空胞3种浮力调节机制:镇重物的改变、伪空胞的合成、伪空胞的破裂;归纳了环境因子(光照、温度、氮、磷、钾)参与伪空胞浮力网络调控的途径。提出了目前伪空胞研究面临的困难和问题,对伪空胞的未来研究方向提出探索性的建议。     

太湖水华期间有毒和无毒微囊藻种群丰度的动态变化

采用荧光定量PCR技术分析太湖3个湖区(梅梁湾、贡湖湾和湖心)水体中有毒和无毒微囊藻基因型丰度及有毒微囊藻比例的季节变化(2010年4-9月),并与环境因子进行统计分析。结果表明,有毒微囊藻基因型丰度及所占比例存在季节和空间差异:从4-8月,有毒微囊藻基因型丰度及其比例呈逐渐增加趋势,到9月开始下降;梅梁湾水体中有毒微囊藻基因型丰度及其比例高于贡湖湾和湖心。梅梁湾、贡湖湾和湖心有毒微囊藻在微囊藻种群中的比例变化范围分别为(26.2±0.8)%-(64.3±2.2)%、(4.4±0.2)%-(22.1±1.8)%和(10.4±0.4)%-(20.6±1.5)%。相关分析结果表明,有毒微囊藻丰度、总微囊藻丰度和叶绿素a浓度呈极显著正相关(P<0.01),均与温度呈显著正相关(P<0.05);有毒微囊藻比例与磷浓度呈显著正相关(P<0.05),与温度呈极显著正相关(P<0.01)。研究结果表明,温度和磷浓度是决定太湖有毒微囊藻种群丰度及其比例的关键因子。     

壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus)培养滤液对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)形态和多聚糖含量的影响

分离自太湖的壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus (Linnaeus))按1000 ind·L-1的密度置于斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)中培养24h后,用孔径0.10 靘的微孔滤膜抽滤,得到壶状臂尾轮虫培养滤液.将壶状臂尾轮虫培养滤液以20%的比例添加到纯培养的斜生栅藻中,进行为期7d的试验.结果表明壶状臂尾轮虫培养滤液能显著地影响斜生栅藻的形态,处理组中诱发性多细胞群体增加,导致处理组中斜生栅藻种群平均每个个体的细胞数量显著高于对照组.斜生栅藻在壶状臂尾轮虫诱发下形成群聚体可以解释为一种诱发性的反牧食防御,同时也进一步证实了栅藻对浮游动物牧食的响应是一种广泛存在的现象.壶状臂尾轮虫培养滤液处理后的斜生栅藻在生长率上与对照组没有显著性差异,说明诱发性防御群聚体形成的代价没有体现在对生长的影响上.在壶状臂尾轮虫培养滤液诱发下,较多栅藻细胞聚积在一起形成群聚体后,栅藻溶解性胞外多聚糖和固着性胞外多聚糖均有显著提高,而胞内多聚糖略有下降.但从总多聚糖含量看,处理组明显高于对照组,这也说明轮虫培养滤液刺激了栅藻多聚糖合成的额外增加,且被分泌到胞外,充当细胞之间的粘合物,促使细胞容易聚合形成群聚体,有效防御象轮虫这些小型浮游动物的进一步牧食,保持种群得以延续.     

活性铝对小麦根生长及酶活性的影响

利用铝形态分布与环境pH的相关性,通过改变染毒液pH条件,研究了不同浓度活性铝对小麦根生长、蛋白质含量及酸性磷酸酶活性的影响,并探讨了不同形态活性铝植物毒性的差异.本实验染毒液中总铝浓度设置为0(CK)、25(T1)和75 μmol·L^-1(T2)3组,各组pH分别调至4.0、4.5、5.0和5.5.结果表明,微量Ala与Alb对小麦根生长均具有抑制作用.但随染毒液中活性铝组分的改变,小麦根蛋白质含量和酸性磷酸酶活性显现相反变化趋势：T1和T2组在pH4.0,活性铝主要成分为Ala时(Ala浓度高于活性铝浓度的90%),小麦根细胞蛋白质含量显著下降,酸性磷酸酶活性显著上升;T1和T2组在pH5.0,Ala浓度降低至与Alb浓度接近,且Ala和Alb浓度均低于10 μmol·L^-1时,根细胞蛋白质含量显著上升,酸性磷酸酶活性显著下降.     

冬季太湖表层底泥产毒蓝藻群落结构和种群丰度

应用荧光定量PCR对冬季太湖不同湖区底泥表面有毒微囊藻和总微囊藻种群丰度进行调查,同时基于PCR-DGGE技术对底泥中有毒微囊藻群落结构进行分析。结果表明:微囊藻在太湖底泥表面分布广泛,所有采样点都检测到有毒微囊藻存在,且不同湖区有毒微囊藻和总微囊藻种群丰度存在显著差异,有毒微囊藻和微囊藻基因型丰度范围分别为1.23×10⁴-3.75×10⁶拷贝数/g干重和2.56×10⁴-1.07×10⁷ 拷贝数/g干重,有毒微囊藻与微囊种群丰度的比例为4.8％-35.2％;DGGE指纹图谱显示,冬季太湖不同湖区表层底泥中有毒微囊藻群落结构相似性较高,相似性系数为70.2％-96.0％。虽然不同湖区基因型组成存在差异,但所有样品中占优势的基因型是一致的。同时发现,优势基因型所占的比例与样品的香农多样性指数呈负相关。序列分析表明,mcyA序列长度为291bp,序列相似性超过97％。综合定量PCR结果和底泥中叶绿素a和藻蓝素浓度的测定结果,可以得出2010年冬季太湖蓝藻越冬主要集中在梅梁湾、竺山湾、贡湖湾和湖心。通过建立荧光定量PCR分析方法,为研究湖泊底泥中蓝藻种群丰度动态变化奠定了基础。