一株淡水水华胞甲藻的形态观察和系统发育分析

胞甲藻属(Cystodinium Klebs)是植甲藻目(Phytodinales)一种生活于淡水表层、漂浮、不运动的甲藻类群。由于胞甲藻属材料不易获取、人工培养困难等,目前对该属的分类地位、分子系统发育和生活史等方面的了解仍十分有限。2013年夏季,我们从武汉市官桥基地一个发生严重胞甲藻水华的鱼塘中取样,经过分离和培养,于国内首次成功获得此甲藻,将其编号为FACHB-1781,并保存于淡水藻种库中。经形态观察和分子鉴定,确认该甲藻为胞甲藻属的巴达维亚胞甲藻(Cystodinium bataviense Klebs),其形态特征为:营养细胞近新月形或长卵形,两端渐窄、末端钝圆,背腹侧常向外部隆起,无刺或角状延伸。基于SSU r DNA序列的系统发育分析表明,植甲藻目不是单系起源的类群,巴达维亚胞甲藻与Cystodinium phaseolus亲缘关系密切且聚为一枝,而另一些植甲藻类群(如Hemidinium nasutum和Gloeodinium viscum)与其它已知SSU r DNA序列的甲藻类群亲缘关系不密切。     

甲藻的异养营养型

综述了甲藻的异养类型。目前已知异养营养型在甲藻中广泛存在,只有很少几种甲藻营严格自养营养方式。有近一半的甲藻物种是没有色素体的,还有很多甲藻即使具有色素体也会有异养营养需求,称为兼养营养类型。这些兼养类群不一定主要以有机物作为其获取碳的来源,而仅仅是补充一些生长必需的有机物如维生素、生物素等。兼养类群以渗透营养和腐食营养方式进行,同时也可以寄生方式和共生方式进行兼养生活。无色素体的甲藻以有机物作为碳的唯一来源,仅仅依靠异养方式生存,属于严格异养营养方式,又称有机营养型。它们是甲藻异养营养型的主体,其主要类型有寄生、渗透营养和吞噬营养。由于吞噬营养是甲藻异养的主要类型,因此论述了3种吞噬营养型:吞噬营养方式、捕食茎营养方式和捕食笼营养方式。吞噬营养方式在无甲类和具甲类甲藻中都有存在,主要通过甲藻细胞的纵沟或底部对猎物进行吞噬,也有研究发现吞噬部位为顶孔或片间带。捕食茎营养方式是通过捕食茎刺穿猎物细胞膜并吸食其细胞质来获取营养,在异养甲藻中也较常见。捕食笼营养方式只在原多甲藻属(Protoperidinium)和翼藻属(Diplopsalis)里发现,是甲藻通过鞭毛孔分泌细胞质到胞外形成捕食笼将猎物包裹并进行消化来摄食的。甲藻摄食对象尺寸范围变化较大,小至几微米,大至几百微米。有些甲藻具有摄食选择性,通过感应猎物释放的化学物质来判断猎物的位置并进行摄食,摄食完成后由于体积的增加经常会发生细胞分裂和蜕鞘。对于甲藻异养的其他形式如拦截摄食营养方式、伪足摄食营养方式、口足摄食营养方式、触手摄食营养方式等只作简单介绍。还就甲藻异养的研究方法、其生态学意义和进化学意义进行简要论述,并对相关研究进行展望。     

海洋围隔生态系中无机氮对浮游植物演替的影响

本文评述了１９９２年秋冬季在厦门进行的一次海洋围隔生态系实验的结果。实验重现了围隔水体连续富营养引发了甲藻赤潮的现象。间歇性的供给无机氮,不会影响浮游植物演替的顺序,但会导致甲藻赤潮出现时间长短和优势种的差异。实验结果还表明,演替过程对甲藻赤潮的形成起着重要的作用。而不同种属甲藻的生活习性和它们的自养能力使它们的生存能力存在差异。这是形成甲藻赤潮优势种的一个主要因素。甲藻赤潮的发生并不完全依靠水体中营养盐浓度的大小。     

不同影响因子对裸甲藻生长的影响

目的:考察盐度、pH值、接种时期、维生素和微量元素对一种裸甲藻生长的影响。方法:采用配制不同条件海水加富培养液培养裸甲藻,计算藻细胞密度来考察裸甲藻的生长情况。结果:该种裸甲藻在其他培养条件确定的情况下,能够适应生长的盐度范围为15~30;弱酸性(pH 6)的培养液最利于其迅速生长;对数期接种保证藻细胞连续生长;维生素不是裸甲藻增殖的必要因素,而微量元素是其生长的必要条件,易成为裸甲藻生长的限制因素。     

南麂列岛海域原甲藻种群动态及其环境影响因子分析

研究了2006年4月至2007年3月之间,南麂海域原甲藻种群的种类组成、季节动态、空间分布及其与水温、盐度、氮磷营养盐等环境因子的关系。原甲藻种类有三角棘原甲藻、东海原甲藻、海洋原甲藻和反曲原甲藻,前两者是南麂海域最为优势的种类,它们的分布季节集中在春季（4－6月）,并先后于5月12日和5月25日形成赤潮。原甲藻细胞数量在表层水体中的数量显著高于底层,这与原甲藻种类能够自主运动,具有明显的昼夜垂直移动特性有关。三角棘原甲藻较高细胞数量则相对集中出现在水温为18.5－19.5,盐度为29.58‰－30.95‰的水体中;东海原甲藻较高细胞数量则相对集中出现在水温为18.5－21.3℃,盐度为29.03‰－30.92‰的水体中。氮盐和磷酸盐浓度与原甲藻细胞数量之间呈负相关,磷营养盐浓度的高低对原甲藻种群动态影响更甚。对原甲藻细胞数量和环境因子之间进行相关性分析,发现原甲藻细胞数量与N:P值之间存在显著的正相关性,并与磷酸盐浓度之间存在显著的负相关性。原甲藻细胞具有较强储备氮磷营养物质能力的生物学特性使其能够在低营养条件下取得生长竞争的优势。     

原管藻及其出芽在系统学上的意义

在湖北武汉市天兴洲江滩边采到一种红色的藻类 ,经鉴定为原管藻 (Protosiphonbotryoides (Kuetzing)Klebs) ,原管藻属是单种属 ,中国新记录。通过野外观察和室内培养 ,对其形态学和繁殖方式进行了研究。其红色多核胞囊在水淹时能迅速产生大量游泳细胞 ,直接萌发成球形幼体或相互结合成星形或不规则分叶的合子。幼细胞球形 ,向两端生长 ,上部为绿色球形 ,下部是长而无色的假根 ;上部绿色球形部分可以以出芽方式形成新个体 ,新细胞和母体大小接近 ,这点和以往文献报道的稍有不同。成熟的植物体多核 ,具多个蛋白核。关于其系统学位置 ,由于出芽是一种营养性细胞分裂 ,因此此属不应归于绿球藻目 ;它又不具管藻目所特有的管藻黄素和管藻素 ,因此放在管藻目也不合适 ;单独成立原管藻目也许比较合理 ,但这需要更多的研究。     

营养盐限制条件下塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的化感作用研究

为明确塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)对东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)生长的化感作用,研究了在N、P限制及正常营养盐条件下(又称富营养)塔玛亚历山大藻无细胞滤液对东海原甲藻生长的影响,并探讨了3种不同营养盐条件下两种藻共培养时的生长状况。结果表明,半连续培养时,营养盐限制下,塔玛亚历山大藻无细胞滤液对东海原甲藻的生长均有一定影响。N限制下,5 d后东海原甲藻藻密度显著低于未加滤液的对照组,藻密度为1.02×107 cells L-1,对照组为1.7×107 cells L-1;P限制下,东海原甲藻藻密度与对照组差异不显著,5 d后藻密度为1.44×107 cells L-1;富营养条件下,东海原甲藻藻密度与对照组无明显区别。共培养时,塔玛亚历山大藻对东海原甲藻生长的抑制作用更为显著,N、P限制下,4 d后东海原甲藻全部死亡,且聚集成团形成沉淀;富营养条件下,仍有少量东海原甲藻存活(藻密度3.3×104 cells L-1)。这表明,塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的生长有一定的化感作用。营养盐限制可促进塔玛亚历山大藻化感物质的合成和释放,化感作用是塔玛亚历山大藻抑制东海原甲藻生长的原因之一。     

甲藻分类历史沿革及中国近海部分甲藻分类地位修订

甲藻自发现至今已有200多年的历史.一方面,甲藻的分类地位越来越受到学者的重视;另一方面,随着研究的深入,出现了越来越多的争议和困惑,在一定程度上阻碍了甲藻分类学的发展.本文简述了国内外甲藻分类研究的历史沿革,主要介绍了几次较大的分类地位的变革.另外,目前中国近海甲藻的分类体系与国际上通用的分类体系还有很多差异,为了更好地促进国内甲藻的分类学研究,方便国际间的合作与交流,我们对国际国内的甲藻分类体系(分别以algaeBASE数据库和《中国海洋生物名录》为代表)进行比较,发现目水平上的分类体系基本相同,但在科、属的划分上有很多差异.针对这些差异点查阅文献,寻根溯源,最终提出了一个较为合理的划分.本文所作的主要调整有:将凯伦藻属(Karenia)、卡罗藻属(Karlodinium)和塔卡藻属(Takay ama)3个属从裸甲藻科(Gymnodiniaceae)中分出,单独成凯伦藻科(Kareniaceae);角藻属(Ceratium)中的大部分海洋种改为新角藻属(Neoceratium);亚历山大藻属(Alexandrium)从屋甲藻科(Goniodomataceae)中分出,归入膝沟藻科(Gonyaulacaceae);取消异沟藻科(Heteraulacus),由屋甲藻科取而代之;成立2个新目,即尖尾藻目(Oxyrrhinales)和梨甲藻目(Pyrocystales).     

东海原甲藻修订及与相关原甲藻的分类学比较

分析了东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)显微结构,并与具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum Stein)模式种和Schiller的钝头原甲藻的描述等进行了比较,结果表明,它们之间的形态结构和个体大小具有很大的差别,这些差异远超出了同种个体因环境不同所造成的形态变化范围．从细胞形态及其表面结构可以判断,日本、韩国海区所记录并报道的“P．dentatum”与我国东海的东海原甲藻应属同一种．因此可以认为,我国东海赤潮高发区以及在韩国、日本海区的出现的高生物量(high biomass bloom—forming species)赤潮原甲藻不是Stein所发表的具齿原甲藻。而是东海原甲藻,并对其进行了进一步修订,其种名应为东海原甲藻Prorocentrum donghaiense Lu．     

有害甲藻孢囊的分类鉴定研究进展

有害甲藻孢囊主要是指能产生毒素和(或)能引起有害藻华发生并对水生态系统产生各种危害效应的甲藻孢囊。我国沿海共记录了10属18种,占全球有害甲藻孢囊的3/4。这些有害甲藻孢囊广泛分布于我国沿海,会对水产养殖业造成严重的经济损失,甚至会威胁人类的身体健康。因此,有害甲藻孢囊的多样性及分布越来越受到人们的关注。对有害甲藻孢囊的准确判断不仅对研究其多样性及分布至关重要,而且有助于水产品的安全检验和有害藻华的早期预警。对有害甲藻孢囊的分类主要存在鉴定困难、鉴定不准确等问题。本文综述了有害甲藻孢囊的危害、中国沿海有害甲藻孢囊的种类和分布,以及有害甲藻孢囊的鉴定等3个方面的研究进展,并提出利用孢囊及营养细胞的形态学特征、分子生物学、毒理学等多学科研究手段准确鉴定有害甲藻孢囊的建议。     

COLONIZATION OF THE EPINEUSTON BY CYSTODINIUM BATAVIENSE(DINOPHYCEAE): BEHAVIOR OF THE ZOOSPORE1

Cystodinium bataviense Klebs is the first dinoflagellate observed to exhibit specialized zoospore behavior which results in colonization of the epineuston. The zoospore: (1) is strongly phototactic; (2) changes shape rapidly upon release; (3) possesses at least two types of swimming behavior, including a “stop mechanism”; and, (4) sheds its theca as the new cell wall asymmetrically elongates into the immobile vegetative stage. These features working in concert facilitate the entrance of Cystodinium into the epineuston. Detailed observations of zoospore morphology and analysis of its behavior are used as new characters to further delimit C. bataviense. Since vegetative morphology has proven unsatisfactory in circumscribing other Cystodinium species, the study of variation in zoospore characters will help to clarify taxonomic units within the genus.     

Life cycle of the ichthyotoxic dinoflagellate Cochlodinium polykrikoides in Korean coastal waters

Since 1995, blooms of the harmful dinoflagellate, Cochlodinium polykrikoides, have caused considerable mortality of aquatic organisms and economic loss in Korea. However, little is known about the life cycle of the species, except for the planktonic vegetative stage; therefore, the aim of this paper was to elucidate the life cycle of C. polykrikoides. Its life cycle has two morphologically different stages: an armored and an unarmored vegetative stage. Armored vegetative cells were found in seawater samples collected in late-November and developed into four-cell chained, unarmored vegetative cells under laboratory culture. In samples collected in late-May, both the armored and unarmored types (vegetative swimming stage) occurred; the former easily developed into an unarmored vegetative cell type, suggesting that the armoured–unarmored transition occurs as early as May. A presumptive resting cyst, round but folded at one side, was produced from armored type cells in laboratory conditions. It was also collected from natural bottom sediments, which suggests it is the dormant resting cyst of C. polykrikoides.     

不同生理状态下膜状急纤虫大核DNA和线粒体DNA的多态性比较

为探索纤毛虫在营养及休眠条件下两套遗传系统的作用关系,对膜状急纤虫(Tachysomapellionella)营养细胞和休眠包囊大核DNA、线粒体DNA进行了RAPD比较。结果显示,在所选用的34条随机引物中,大核DNA共扩增出203条片段,其中以休眠包囊大核DNA为模板扩增出45条特有片段,以营养细胞大核DNA为模板扩增出36条特有片段,两者存在40%的差异。在所选用的32条随机引物中,线粒体DNA共扩增出216条片段,其中以休眠包囊线粒体DNA为模板扩增出35条特有片段,以营养细胞线粒体DNA为模板扩增出47条特有片段,两者有38%的差异。结果表明,膜状急纤虫休眠包囊与营养期的大核DNA结构存在显著的差异;两者的线粒体DNA结构也存在较大差异。这表明,膜状急纤虫在包囊形成过程中,大核及线粒体DNA结构可能都发生了一定的变化,并且这些变化可能与包囊形成过程中的形态结构和代谢活动等剧烈变化以及休眠状态下的生理生化变化密切相关。     

Central body of the Azotobacter cyst

Parker, Laura T. (Louisiana State University, Baton Rouge), and M. D. Socolofsky. Central body of the Azotobacter cyst. J. Bacteriol. 91:297-303. 1966.-Sodium citrate was found to effect extensive rupture of cyst coats of Azotobacter vinelandii. By filtering a citrate-ruptured cyst suspension through a Millipore microfiber glass prefilter, a preparation of viable central bodies was obtained that contained less than 1% residual cysts and vegetative cells. Electron micrographs showed the central bodies to have a cell wall and cell membrane. Free central bodies germinated into typical vegetative cells. Central bodies exhibited approximately the same resistance to ultraviolet radiation, sonic treatment, and elevated temperatures as did vegetative cells; cysts were much more resistant. Manometric experiments indicated that central bodies and cysts have almost the same oxidative capabilities. Results of resistance studies indicated that the central body is a contracted vegetative cell encased in a protective coat. The cyst coat appears to account for the resistance of the cyst.     

大亚湾海域锥状斯氏藻孢囊形成与萌发的季节变化

锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)是南海大亚湾海域优势甲藻。为了解该藻孢囊形成和萌发动态及其对营养细胞种群动态的影响,2001年1月-2002年1月在大亚湾澳头海域用沉积物捕捉器及TFO重力采泥器对其孢囊进行每月一次的周年监测,同时对浮游植物、水温、盐度、溶解氧等也进行了监测。孢囊形成和萌发分别以沉积物捕捉器中的孢囊形成率以及上表层沉积物中空孢囊的百分比来表示。钙质孢囊和非钙质孢囊年平均形成率分别为1.11×104 cysts m-2d-1和2.13×105 cysts m-2d-1。前者在冬季大量形成,而后者在夏季形成较多。孢囊多在春秋季节萌发,夏季萌发较少,而冬季几乎不萌发。在5月份和10月份营养细胞数量峰形成前,孢囊的萌发出现了高峰,而表层沉积物中的孢囊数量及孢囊形成率则在营养细胞数量峰后大幅度上升。由此可见,大亚湾沉积物中该藻孢囊的萌发给水体提供了丰富的营养细胞,反之水体中高密度营养细胞又促使孢囊的大量形成,从而造成了锥状斯氏藻赤潮在大亚湾海域接连发生。     

PHYSIOLOGICAL AND PHOTOSYNTHETIC CHANGES DURING THE FORMATION OF RED APLANOSPORES IN THE CHILOROPHYTE HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS1

Changes in physiological and photosynthetic parameters were followed in the freshwater chorophyte Haematococcus pluvialis Flotow (Volvocales) during the transformation of green vegetative cells to red aplanospores.Formation of aplanospores was induced by exposure to a nitrogen-deficient medium. In spite of an increase in cellular volume (from 6.6 to 41 pL) and amassive accumulation of astaxanthin, chlorophyll content of the mature aplanospore decreased only slightly (from 16 to 14.8 pg'cell^?1)as compared to the vegetative cell. Aplanospore formation was characterized by a gradual reduction in the maximal photosynthetic rate and increases in the photosynthetic quantum requirement and minimal turnover time for photosynthetic O₂ evolution.Respiration rate increased (4.2 times)and excretion rate decreased (up to 8.8 times) during aplanospore formation. Measurements of photosynthetic unit “size” and estimation of the cellular content of photosystem II reaction centers suggest that the photosynthetic complex remains relatively centers stable during the formation process and in the mature aplanospore.A functional relationship between the describe changes in the physiology of the cells and their photosynthetic parameters is proposed.     

The ultrastructure of vegetative cells and cysts of Azotobacter chroococcum

Summary The ultrastructure of vegetative cells and cysts of Azotobacter chroococcum shows that these two morphological forms are distinctly different. The cyst is surrounded by a multi-layered envelope consisting of the following structural elements: an irregularly outlined exocystorium and a cyst coat made up of an outer dense and an inner less dense layer. The cell inside the cyst coat shows essentially the same structural features as the normal vegetative cell.The cyst thus bears no true resemblance to the endospore of the Grampositive bacillus.     

两种纤毛虫营养细胞和休眠细胞蛋白组成的比较分析

应用生化抽提和SDS-PAGE方法显示,膜状急纤虫(Tachysoma pellionella)的营养细胞含38条蛋白谱带,休眠细胞含29条蛋白谱带,两者共有谱带为26条,特有谱带各为12条和3条,相似度为77.6%;休眠细胞的包囊壁含22条蛋白谱带,细胞脱包囊后残留的包囊壁含15条蛋白谱带,两者共有谱带为14条,特有谱带各为8条和1条,相似度为76%。包囊游仆虫(Euplotes encysticus)的营养细胞和休眠细胞均含23条蛋白谱带,两者共有谱带为19条,特有谱带各为4条,相似度为82.6%;休眠细胞的包囊壁和细胞脱包囊后残留的包囊壁均含20条蛋白谱带,两者共有谱带为19条,特有谱带均为1条,相似度为95%。结果表明,两种纤毛虫的营养细胞向休眠细胞转化过程中,细胞结构的主要蛋白质成分发生了明显变化,这些变化与细胞在不同生理状态下结构的分化及其生命活动特征相关。形成“毛基体吸收型包囊”的急纤虫与形成“毛基体非吸收型包囊”的游仆虫相比较,前者营养期和休眠期细胞蛋白组成有更明显的差异,这可能与其细胞结构更大程度的脱分化有关;根据纤毛虫休眠细胞的包囊壁和细胞脱包囊后残留的包囊壁两者蛋白组成的差异推测,前者包囊壁可能含有与休眠细胞生命活动相联系的“活性”成分。     

急纤虫营养细胞和休眠细胞的中间纤维-核骨架体系

利用生化分级抽提、DGD包埋—去包埋透射电镜术和SDS—PAGE凝胶电泳,研究了膜状急纤虫营养细胞和休眠细胞内中间纤维—核骨架体系的分化特征及其蛋白组成。观察到营养细胞中,位于细胞质不同区域的中间纤维形成网状,其网络的密度不同;核骨架中,核纤层位于细胞核周缘,薄层状,厚约50nm;核内骨架由较致密的纤维网络组成。休眠细胞内该结构体系依然存在,但位于细胞内不同层次的纤维网比营养细胞的同种结构要致密得多,这可能与纤毛虫脱分化时细胞大范围的收缩有关;休眠细胞的包囊壁中层壁存在相当于中间纤维的网络结构。SDS—PAGE电泳图谱显示,休眠细胞内该体系的蛋白组成发生了较明显的变化,其中保留了营养细胞的部分蛋白条带,丢失了部分条带,同时还产生了一些特异性条带。分析表明,膜状急纤虫的中间纤维—核骨架体系是细胞在营养条件下和休眠状态下都稳定存在的结构;而纤毛虫形成休眠细胞后中间纤维—核骨架体系及蛋白组成上的变化提示,细胞在休眠状态下,基因的表达水平与营养细胞是不同的。