营养胁迫下球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)的生长行为及溶血活性

近年来,我国广东沿海连续出现大面积球形棕囊藻(Phaeocystis globosaScherffel)赤潮,产生溶血毒素等有害物质,给当地的海洋养殖业造成重大的经济损失。研究不同的生长时期及半连续培养时不同营养盐胁迫下,球形棕囊藻溶血毒素的产生行为。结果显示,批量培养的球形棕囊藻处于生长平稳期末时,溶血活性最大((21±1)units/L);半连续培养时,营养盐限制对球形棕囊藻的生长有明显的抑制作用,其中Fe3 及N盐限制影响最为明显。同时,营养盐限制也可促进棕囊藻溶血毒素的合成,其中Fe3 和-Mn2 的限制性时球形棕囊藻溶血活性显著增强。这些结果表明,球形棕囊藻溶血毒素的产生与藻细胞的生长可能受不同机制的调节,溶血毒素的合成可能是环境胁迫下棕囊藻维持生存的一种策略。     

摄食信息对球形棕囊藻和布氏双尾藻竞争结果的影响

浮游动物的摄食信息能增大棕囊藻囊体体积,囊体形成被认为是棕囊藻的诱导性防御机制。利用桡足类火腿伪镖水蚤和异养甲藻海洋尖尾藻释放的摄食信息,研究了诱导性防御对球形棕囊藻和布氏双尾藻的竞争的影响。结果表明,球形棕囊藻接收了火腿伪镖水蚤和海洋尖尾藻释放的摄食信息之后形成更大的囊体。防御启动后的球形棕囊藻比未接收摄食信息的球形棕囊藻更快地形成囊体,且囊体维持的时间更长。对照组和火腿伪镖水蚤摄食信息诱导的球形棕囊藻的生物体积比布氏双尾藻更高,且球形棕囊藻在竞争中占优势;而海洋尖尾藻摄食信息诱导的球形棕囊藻生物体积低于布氏双尾藻,且球形棕囊藻相对布氏双尾藻的竞争力下降。微型浮游动物海洋尖尾藻摄食信息导致球形棕囊藻相对硅藻布氏双尾藻的竞争力的下降,有利于解释硅藻先于棕囊藻发生藻华。     

高摄食压力下球形棕囊藻凝聚体的形成

棕囊藻包含囊体和游离单细胞两种生活史阶段。囊体是棕囊藻藻华爆发时的优势形态,藻华衰退时囊体能够形成凝聚体,但是棕囊藻游离单细胞的凝聚体极少被发现。本次研究将球形棕囊藻单细胞和高密度的海洋弯曲甲藻共同培养,使球形棕囊藻的生长承受高摄食压力,通过观察摄食者和棕囊藻的生长、凝聚体的数量和形态,阐明单细胞凝聚体的形成以及与摄食压力的关系。当球形棕囊藻进入衰退期时,高摄食压力引发游离单细胞聚合形成凝聚体,无摄食压力情况下,单细胞不形成凝聚体。凝聚体由无鞭毛细胞组成,细胞排列紧密,近似球体。凝聚体形成伊始,凝聚体内部可见凝胶状物质将细胞互相粘结,并且粘附了纤维等物质。凝聚体的体积和粘附的细胞数量逐渐提高,细胞排列愈加紧密,凝聚体内部形态和结构不易分辨。凝聚体的形成有效保护了部分单细胞免受摄食压力的影响,减少了摄食死亡率。凝聚体的形成是球形棕囊藻面临高摄食压力时采取的主动的防御策略。球形棕囊藻能够频繁引发大规模藻华的原因可能在于其在生长的各个阶段中均具有优越的竞争策略。     

球形棕囊藻对五种水生动物的急性毒性作用

利用室内半静水法研究球形棕囊藻培养液、藻细胞悬浮液、去藻细胞滤液、藻细胞内容物、藻细胞碎片以及溶血毒素粗提物对卤虫(Artemia sinica)、褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)、蒙古裸腹潘(Moina mongolia)、赤点石斑鱼幼鱼(Epinephelus akaara)和南美白对虾(Penaeus vannamei)5种水生动物的影响,并对其致毒途径进行分析.结果表明,与对照相比,培养液、藻细胞悬浮液处理卤虫,其运动速度下降,培养液、藻细胞悬浮液与毒素粗提物处理轮虫72 h,存活率显著降低(P＜0.05),卤虫、轮虫消化道中充满藻细胞,提示摄食球形棕囊藻可能是引起卤虫、轮虫中毒的主要途径.培养液、滤液和藻细胞内容物对赤点石斑鱼幼鱼均有显著的致死作用,而藻细胞碎片和溶血毒素粗提物对幼鱼的存活无明显影响,表明球形棕囊藻细胞表面并不存在毒性物质,球形棕囊藻可能会分泌有毒物质进入水体,进而影响鱼类的生长.培养液、藻细胞悬浮液、去藻细胞滤液、毒素粗提物处理蒙古裸腹溞72 h虽有死亡,但存活率与对照无显著差异;南美白对虾的情况与蒙古裸腹溞类似,表明球形棕囊藻及相关组分对蒙古裸腹溞和对虾的影响较小.这些结果表明,球形棕囊藻对不同生物的毒害作用不同;摄食和分泌有毒、有害物是球形棕囊藻引致生物中毒的主要途径;除了溶血毒素以外,球形棕囊藻还可能产生其他鱼毒性物质.     

红树植物木榄有机溶剂提取物对球形棕囊藻的抑制效应

基于化感作用原理,利用有机溶剂对红树植物木榄(Bruguiera gymnorrhiza)叶片中的活性物质进行连续提取分离,分别得到正己烷相、乙酸乙酯相、正丁醇相和水相提取物。利用这些提取物进行抑藻实验,通过测定球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)的细胞密度发现:四种组分提取物对球形棕囊藻均具有显著的化感抑制作用;正己烷相和乙酸乙酯相提取物对球形棕囊藻的抑制效果明显优于正丁醇相和水相提取物的抑制效果。正己烷相提取物和乙酸乙酯相提取物对球形棕囊藻的48hEC₅₀分别为14.90mg/L和12.18mg/L。研究表明,藻细胞初始接种密度影响提取物的抑藻效应,低接种密度时抑制率极高,而随着接种密度的升高抑制率下降;接种密度极高时,提取物不但不会抑制甚至还会促进藻细胞的生长。     

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)叶绿体psaA基因片段的序列分析

根据GenBank中检索到的南极棕囊藻(Phaeocystis globosa)psaA基因序列设计psaAL和psaAR引物,对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa),的psaA基因片段进行PCR扩增并测序,获得了629bp的DNA序列。应用clustal X对球形棕囊藻P1、P2株系和南极棕囊藻的psaA基因片段序列进行比对,结果表明,球形棕囊藻psaA基因片段序列无插入／缺失,核苷酸差异率为3.34％。应用DNAstar分析软件推断球形棕囊藻和南极棕囊藻的psaA基因对应的氨基酸序列和RNA二级结构,发现它们的氨基酸序列差异不大,序列中209个氨基酸只有1个发生了变化,其氨基酸变异率为0．48％;除部分结构域比较相似外,RNA二级结构上体现一定程度的差异,这可能对棕囊藻的分子分类研究有参考价值。因所获得的psaA基因片段序列及氨基酸序列具有种的极端保守性,不适宜用作Phaeocystis属种间的分子分类研究。     

球形棕囊藻生长的营养需求研究

以球形棕囊藻(Phaeocystis globosaScherffel)香港株(Hongkong strain,HK)和汕头株(Shantou strain,ST)为材料,采用正交实验方法研究了氮、磷、铁、微量元素及维生素等营养因子对其生长的影响。磷是球形棕囊藻香港株和汕头株生长的首要限制因子,在添加磷的培养基中,球形棕囊藻生长较快,在无磷培养液中,藻细胞生长较慢,其死亡速率超过生长速率,一般不形成正常生长曲线。汕头株的比生长速率极差值远高于香港株,表明汕头株棕囊藻的生长对营养盐更为敏感。磷酸盐对球形棕囊藻生长的影响极为显著(p<0.01),硝酸盐的影响达到显著水平(p<0.05),而铁、微量元素及维生素对球形棕囊藻生长影响不显著,表明自然海水中铁、微量元素及维生素的含量对球形棕囊藻的生长不构成限制。各因素影响的主次次序为P>N>微量元素>铁>维生素。本研究结果提示,海水富营养化是我国南海海域球形棕囊藻赤潮发生的关键诱因之一。     

球状棕囊藻的形态结构、生活史及生态意义研究进展

球状棕囊藻生活史独特,在两种完全不同的生活状态--游离单细胞和粘液质的囊体之间相互转换.生活史中共出现4 种不同类型的单细胞,存在有性和无性两种生殖方式.不同的细胞能够适应不同的环境,占据不同的生态位,有利于棕囊藻细胞的生长.球状棕囊藻的囊体直径最大可达几个厘米,外被坚韧、紧密并且具有弹性,为内部的单细胞提供了一个良好的栖息和保护场所,并且储存着能量可供细胞在营养盐限制条件下继续生长.由于囊体粒径较大,浮游动物难以摄食,并且有效的抵御了细菌和病毒的侵蚀,从而降低了棕囊藻的死亡率.与其它浮游植物相比,球状棕囊藻的竞争策略更加优越,提高了球状棕囊藻在海洋生态系统中的竞争能力.     

球形棕囊藻的生长、囊体形态以及囊体细胞的分布

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)是中国近海海区常见有害藻华原因种, 其异型生活史中包含单细胞和球形囊体两种形态。游离单细胞直径一般为几微米, 囊体最大直径可达3 cm, 巨大的体积可能导致囊体具有特殊的结构和细胞分布。以球形棕囊藻汕头株为研究对象, 测定了囊体直径、囊体细胞丰度和游离单细胞丰度, 并探讨球形棕囊藻囊体形态与细胞分布的关系。研究结果表明, 囊体形态在其异型生活史中占优势, 囊体对生物量的贡献介于38%–95%之间, 在对数生长期的后期和稳定期, 囊体细胞与单细胞相比占绝对优势。囊体细胞数量与囊体直径的对数呈线性相关, 回归线斜率为1.34, 该值显著低于世界海区其它球形棕囊藻株系的研究结果, 表明汕头株单位囊体表面上分布的细胞数更少。中国海区的球形棕囊藻囊体结构和细胞分布与其它株系不同, 在爆发球形棕囊藻的海区, 巨大的囊体能够有效地抵御摄食, 可能对区域海洋食物链结构和功能有重要影响。     

棕囊藻北部湾株的18S rDNA分子鉴定

为研究北部湾棕囊藻(Phaeocystis)藻华的成因,采用PCR克隆了棕囊藻北部湾株核糖体18S r DNA序列。结果表明,棕囊藻北部湾株具有游动单细胞与群体结构两种形态;其18S r DNA序列和NCBI基因库中球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)的同源性为99%~100%,在系统进化树上与不同海域来源的球形棕囊藻聚在一大分支上,且与球形棕囊藻间的遗传距离均小于其他种。首次从分子生物学上确定棕囊藻北部湾株为球形棕囊藻。     

2000～2001年柘林湾浮游植物群落结构及数量变动的周年调查

2000年5月－2001年5月对粤东赤潮重灾区柘林湾者的浮游植物周年调查表明,柘林湾共有浮游植物54属153种。其中硅藻为优势类群,共37属114种,占总种数的74.51%;甲藻15属36种;其它2属3种。浮游植物种数和丰度的平面分布表现为弯内低于湾外,东部低于西部的基本格局,季节波动模式则为单峰型,全年数量最高峰位于盛夏7月份。中肋骨条藻（Skeletonema costatum）为该湾的全年优势种,在群落总细胞数中的百分比年平均高达58.7%。通过对水温、营养盐、浮激植物群落的多样性指数和均匀度以及中肋骨务藻的种群密度等相互之间的回归分析,并考虑增养殖渔业等因素,发现柘林湾因大规模增养殖渔业和高强度的排污排废引志的富营养化已在很大程度上改变了该湾浮游植物的群落结构及时空分布,使生物多样性与均匀度明显下降,中肋骨条藻等少数种类则大量增殖,硅藻赤潮,尤其是中肋骨条藻赤潮的发生机会明显增多,但发生甲藻赤潮的可能性较小。     

2000～2001年粤东柘林湾营养盐分布

2000年5月-2001年5月对粤东大规模增养殖区柘林湾及湾外附近海域进行了大量营养盐,浮游生物和一般理化因子的周年调查。结果表明,调查海域溶解性无机氮,磷,硅含量都明显偏高,年平均值分别达到22.64,1.95和59.7μmol/L,其中,氮,磷含量均超过国家三类海水的水质标准,由于湾顶黄冈河和湾周边排污排废的影响,营养盐的分布基本表现为由湾内向湾外,近岸向离岸递减的格局,大规模增养殖业造成的2次污染对该湾营养盐的时空分布具有重要的影响,柘林湾氮,磷,硅含量虽全面偏高,但如以Justic和Dortch等的标准来衡量,该湾浮游植物生长受控于单一营养盐限制因子的出现率为氮41.75%,磷22.9%,硅2.36%。     

2000～2001年柘林湾浮游动物的群落结构及时空分布

20 0 0年 7月至 2 0 0 0 1年 7月的周年调查结果表明 ,粤东柘林湾浮游动物有桡足类 2 9属 5 7种 ,枝角类 3属 3种 ,及端足类、磷虾、糠虾、多毛类、毛颚类、被囊类、水母和各种浮游幼体。其中 ,强额拟哲水蚤 Paracalanuscrassirostris、短角长腹剑水蚤 Oithona brevicornis和鸟喙尖头 Penilia avirostris为优势种 ,合计占浮游动物总个体数的 6 2 .7%。浮游动物的种类数、生物量和总个体数都表现为湾外大于湾内的平面分布格局 ,周年变化基本上为单峰型 ,高峰期位于 6～ 1 0月份 ,最低谷位于冬季 1月份。因此 ,总个体数与水温成显著正相关关系。柘林湾是一个浮游动物相对丰富的海湾 ,年均生物量为 1 1 5 .7mg· dw / m3 ,总个体数达 6 .8× 1 0 3 ind/ m3 ,但群落结构的小型化趋势比较明显。回归分析结果表明 ,浮游动物总个体数与浮游植物密度成显著正相关关系。     

棕囊藻属(Phaeocystis)的分类与生活史(综述)

棕囊藻属Phaeocystis（定鞭藻纲Prymnesiophyceae)的分类问题目前还有争论。其种的分类标准是以初始的群体形态、地理分布、细胞特征等以及分子生物学特征,如染色体倍性,基因组大小等为依据。基于以上各种分类特征,目前比较确定的棕囊藻属藻类有四种：一种是只观察到单细胞形态的凹孔棕囊藻（P.scrobiculata),另外三种是能够形成群体的波切棕囊藻（P.pouchetii)、球形棕囊藻（P.globosa)和南极棕囊藻（P.antarctica)。棕囊藻具有一个复杂的异形生活史,介于几种游离的单细胞（不动的细胞,具有鞭毛的动细胞,小游动孢子以及可能存在的大游动孢子）和群体之间的形态交替。但其生活史中仍有许多不确定的问题。     

Zooplankton feeding ecology: does a diet of Phaeocystis support good copepod grazing, survival, egg production and egg hatching success?

The bloom-forming alga Phaeocystis is ingested by a varietyof zooplankton grazers, but is thought to be a poor source offood. We examined copepod grazing on solitary Phaeocystis cellsby adult females of Temora stylifera, and survival, fecal pelletproduction, egg production and egg hatching success in Calanushelgolandicus and T. stylifera over periods of 15 consecutivedays. Phaeocystis cell concentrations were high (1.2–3.6x 10⁴ cells ml^–1 for C. helgolandicus and 2.5–7.9x 10⁴ cells ml^–1 for T. stylifera), but within the rangeof maxima recorded for natural blooms. Both copepods survivedwell and continuously produced fecal pellets (indicating continuousgrazing) on a diet of Phaeocystis. However, egg production ratesfor both copepods were low, even though hatching success ofthe few eggs produced was high. Clearance rates for T. styliferawere higher than for most previous measurements of other copepodsfeeding on Phaeocystis solitary cells at lower cell concentrations.We conclude that even though copepods feed well upon Phaeocystis,resulting poor fecundity on this diet may inhibit copepod populationincreases during blooms, thereby contributing to the perpetuationof blooms. However, the high egg hatching success on this dietargues against Phaeocystis containing chemical compounds thatact as mitotic inhibitors reducing copepod egg viability, suchas those found in some other phytoplankters.     

Design and testing of ITS probes for distinguishing Phaeocystis species

Oligonucleotide probes provide rapid, easy identification of species difficult to identify by more traditional means, e.g. light microscopy. Phaeocystis is a difficult genus to identify as a unicell and thus presents a good candidate for probe development. Hybridisation using PCR products or cell lysates rather than whole cells as targets provides access to more highly variable regions of the genome, such as non-coding spacer regions of the ribosomal operon for detection of fine scale molecular variation not available in the coding regions. The ITS region is an excellent region of the genome to discriminate between Phaeocystis species. PCR amplified ITS-1 sequence from one Phaeocystis antarctica strain was labelled with digoxigenin and hybridised to total nucleic acids from 35 Phaeocystis strains, the prymnesiophyte Emiliania huxleyi, the diatom Cylindrotheca closterium, the rhodophyte Phycodrys austrogeorgia, the phaeophyte Desmarestia aculeata and the chlorophyte Acrosiphonia arcta. Strong signals were observed in all cold water species, i.e. Phaeocystis antarctica and Phaeocystis pouchetii, whereas other warm-water Phaeocystis spp. were not labelled or only weakly labelled with the ITS-1 probe. No hybridisations were observed in all other genera. A short oligonucleotide probe for all cold-water Phaeocystis spp. and for Phaeocystis pouchetii was designed from the ITS-1. Both probes were labelled with digoxigenin and tested in a dot blot analysis against PCR products from 23 Phaeocystis species. Only the two cold water species or Phaeocystis pouchetii were, respectively, labelled by their specific probe.     

控制水稻胚乳淀粉合成代谢若干关键酶基因对花后高温的响应表达

以稻米品质温度敏感型的早籼稻品种嘉早935为材料,利用人工气候箱控温试验和实时荧光定量PCR技术,探讨了不同灌浆温度(日均温分别为22和32 ℃)处理下胚乳淀粉分支酶(SBE)、淀粉去分支酶(DBE)和淀粉合酶(SS)的10个同工型基因(sbe1、sbe3、sbe4、pul、isa1、isa2、isa3、Wx、sss1和sss2a)的相对表达量差异及动态变化特征.结果表明: 淀粉合成相关功能基因对水稻灌浆期高温胁迫的响应表达方式存在明显差异,而且因同工型的类型而不同.在高温处理下,sbe1和sbe3的相对表达量显著下降,二者属于SBE类基因中对高温胁迫较敏感的主要同工型;DBE基因中,pul属于高表达的同工型,而且其对高温胁迫响应比isa1、isa2和isa3敏感;在Wx、sss1和sss2a中,sss2a的相对表达量显著低于sss1和Wx, 但sss2a和sss1对高温胁迫响应比Wx敏感,因此二者可能也是高温胁迫对胚乳淀粉结构进行调控的重要位点,尤其在水稻灌浆的中后期发挥重要作用.     

The distribution and life cycle of the dinoflagellate Spatulodinium pseudonoctiluca (Dinophyceae, Noctilucales) in the northeastern English Channel

The distribution of Spatulodinium (= Gymnodinium) pseudonoctiluca (Pouchet) J. Cachon & M. Cachon has been investigated for eight years (1998-2005) in the northeastern English Channel, type locality of the species and its immature stages. The species can be found after the spring diatom bloom from late May to October. The highest abundance was found in June 2004 after the Phaeocystis bloom. Exceptionally, the Phaeocystis bloom was absent in 2005 and only several specimens of S. pseudonoctiluca were observed. The immature and mature stages of Spatulodinium nearly always co-occurred. No other kofoidiniaceans such as Kofoidinium or Pomatodinium were observed. The first stages of the development of Spatulodinium can easily confuse with gymnodiniaceans. The transformation of the stage 'D', which has been described as Gymnodinium lebouriae (= G. fulgens) or Gymnodinium conicum (= G. viridis), into the mature stage, is illustrated. The stage 'D' originates from a cluster of pairs of smaller cells joined by an elongate episome. In the boreal Atlantic Ocean, Spatulodinium pseudonoctiluca, a single species whose life stages are often reported as separate species, is especially adapted to a strongly fluctuant environment.