华南热带水库拟柱孢藻产毒基因型的低优势及影响因子分析——以珠海市水库为例

研究以珠海市20座水库两次(2018年和2022年)调查数据为基础,分析华南热带地区产毒拟柱孢藻的发生规律和拟柱孢藻毒素(CYN)的健康风险。基于rpoC1和cyrJ基因的荧光定量PCR分析发现,在两次采样的40个样品中均检到拟柱孢藻,在其中的33个样品中检到产毒拟柱孢藻。种群内产毒基因型的比例在0.046%—38.66%,表明产毒株广泛存在但不占优势。与2018年相比, 20座水库的总拟柱孢藻丰度均值在2022年增加近10倍,但两年的产毒拟柱孢藻丰度无显著差异;产毒基因型的比例明显下降,比例均值和最大值分别从2018年的14.86%和38.66%降至2022年的4.17%和17.24%; CYN浓度与产毒细胞比例具有类似的变化趋势,平均浓度也从0.56降至0.19μg/L。线性混合效应模型分析表明,非产毒基因型丰度随无机磷的升高及硝氮的下降而显著增加,而产毒拟柱孢藻比例随水温升高而增加。     

镇海水库拟柱孢藻的分离鉴定和氮磷对其生长的影响

以分离自广东省镇海水库的拟柱孢藻N8为对象, 探究其在不同磷浓度及氮磷浓度组合下的生长情况。结果表明, 拟柱孢藻N8对磷的适应范围很宽, 在0.025.12 mg/L磷浓度下均能生长, 最适生长磷浓度范围为0.165.12 mg/L, 磷浓度的升高能显著延长拟柱孢藻的对数生长期和提高生物量。动力学分析表明, 拟柱孢藻N8有较低的KSP值, 对磷元素的亲和性较高, 在磷营养贫乏的环境下更容易形成优势。在氮磷组合实验中, 低氮(0.5 mg/L)显著抑制拟柱孢藻的生长, 且这种生长抑制不受磷浓度的影响; 而在低磷(0.04 mg/L)条件下, 水体中氮浓度的增加会显著促进拟柱孢藻的生长, 拟柱孢藻在高氮中磷和高氮高磷下的生长显著优于其他氮磷组合条件。研究表明, 广东省水库拟柱孢藻的生长受磷的限制较弱, 氮是其生长的决定因子。       

贵州百花湖夏季浮游植物昼夜垂直分布特征

为了探讨浮游植物在水体中的昼夜垂直分布格局,于2012年7月31日至8月1日对百花湖(水库)浮游植物进行昼夜24 h定点分层研究。研究结果表明:蓝藻、绿藻、硅藻种类数在水体中具有明显的分层现象,蓝藻种类数在0.5—2 m居多,绿藻种类数在0.5—6 m明显多于7—14 m,硅藻种类数主要分布在6 m及以深的水层中。湖泊假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica)为绝对优势种,相对丰度为82.69%。8:00时湖泊假鱼腥藻在2—3 m处聚集程度最高,10:00时聚集程度最高的水层上升至0.5 m,10:00—12:00湖泊假鱼腥藻的细胞丰度由0.5 m向2 m扩增,12:00时在2 m处达到全天峰值,此时0.5 m处的细胞丰度是除6:00外的最小值,12:00—14:00湖泊假鱼腥藻的细胞丰度由2 m向0.5 m扩增,16:00时又大量聚集于1 m处,说明湖泊假鱼腥藻在白天具有明显的垂直迁移现象;湖泊假鱼腥藻丰度的MI指数白天在1.45—2.07之间,夜间在1.40—1.46之间,变化趋势与时间深度等值图结果相符,说明湖泊假鱼腥藻在水体中昼夜均呈聚集分布,且白天的聚集程度及变化幅度大于夜间;百花湖浮游植物总丰度的昼夜垂直分布格局与湖泊假鱼腥藻一致;水体中浮游植物总丰度和湖泊假鱼腥藻丰度夜间低于白天。光照的昼夜交替和水柱温差的昼夜变化是影响浮游植物总丰度和湖泊假鱼腥藻垂直分布格局昼夜变化的重要环境因素。     

光照-温度交互作用及不同氮源对拟柱孢藻生长的影响

为探讨不同环境因子对拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)生长的影响,对从广东省镇海水库分离的2株拟柱孢藻在不同的温度和光照组合,及不同氮源条件下的生长进行了研究。结果表明,在3种光强下,拟柱孢藻N1和N8藻株的生长随温度的上升而增加,均在28℃高光强下达到最大比生长速率,而N8藻株对低温的适应能力要高于N1藻株。拟柱孢藻N1和N8在各硝态氮浓度下均能正常生长,但仅能在中低浓度的铵态氮和尿素氮中生长,高浓度(128~247 mg L–1)的铵态氮和尿素氮会显著抑制藻细胞生长;在3种氮源下,N1藻株的比生长速率均显著大于N8藻株,这说明N1藻株对不同氮源的利用能力要高于N8藻株。因此,广东省的拟柱孢藻具株系多样性,喜好高温,适应较宽的光照范围,并可利用多种氮源用于生长,这可能是该地区拟柱孢藻水华频发的原因。     

千岛湖浮游甲壳动物垂直分布与昼夜垂直移动

2004年6月、9月、12月及2005年3月于千岛湖温馨岛站点(29°38′10.5″N,119°01′54.1″E)进行浮游甲壳动物垂直分布分层采样,分析千岛湖浮游甲壳动物的垂直分布特征及优势种昼夜垂直移动状况。结果显示,千岛湖浮游甲壳动物主要分布在10～21 m水层,不同季节中心水层分布深度12月9月6月3月;浮游动物昼夜垂直移动春(3月)、夏(6月)两季幅度较大,秋(9月)、冬(12月)季节幅度较小;浮游甲壳动物优势种在各个水层都有分布,密集区大都集中在中上水层(10～21 m),不同种类昼夜垂直移动幅度有所不同;昼夜垂直移动显著的种类有特异荡镖水蚤(Neutrodiaptanus incongruens)、近邻剑水蚤(Cyclops vicinus)、球状许水蚤(Schmackeria forbesi)、透明溞(Daphnia hyaline)、长额象鼻溞(Bosmina longirostris),不显著的种类为右突新镖水蚤(Neodiaptomus schmackeri)、短尾秀体溞(Diaphanosoma brachyurum)。光照、温度、饵料是影响千岛湖浮游甲壳动物垂直分布及昼夜垂直移动的主要因素。     

夏季南黄海浮游动物的垂直分布与昼夜垂直移动

对 2 0 0 1年 8月南黄海青岛外海至济州岛断面 ,浮游动物的日垂直变化、断面垂直分布及其与海区水文特征的关系进行了研究。共鉴定浮游动物 40种。断面浮游动物的平均丰度为 13 62 ind/ m 3 ;种类丰富度与暖水种数呈正相关 ,分布趋势为测区东部高、西部低 ;优势种为中华哲水蚤 (Calanus sinicus)、小拟哲水蚤 (Paracalanus parvus)、拟长腹剑水蚤 (Oithona similis)、强壮箭虫 (Sagitta crassa)、近缘大眼剑水蚤 (Corycaeus affinis)。在不同水层 ,浮游动物丰度分布不同 ,随水深增加而减少 ,表层丰度最高 (3 2 2 1ind/ m3) ,温跃层和底层分别为 743 ind/ m3、43 8ind/ m3;种类组成也不相同 ,表层数量最多的种类为鸟喙尖头(Penilia avirostris)、温跃层及其以下水体为中华哲水蚤 ,其它主要种类亦表现不同水层取向。在连续观测站 ,根据浮游动物主要种类的昼夜垂直移动与温跃层关系 ,将之分为表层分布 ,近温跃层分布 ,底层分布及全水层分布 4种类型     

拟柱孢藻N8全基因组测序及磷吸收转运通路的比较分析

为从分子水平解析热带特征性蓝藻-拉氏拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii,简称拟柱孢藻)环境适应机制,研究以广东省镇海水库中分离的拟柱孢藻藻株N8为材料,采用PacBio单分子实时测序技术(Single Molecule Real-Time, SMRT)进行测序,并初步进行全基因组特征的比较分析。结果显示拟柱孢藻N8全基因组大小为3.857 Mb, GC含量为40.13%,预测编码基因个数为3598个,在COG、KEGG和GO数据库中注释到的基因数分别为2429、1664和2244个。N8藻株与美国国立生物技术信息中心(NCBI)上公布的27株拟柱孢藻基因组大小和GC含量基本一致,但N8的编码基因数最多。基于拟柱孢藻全基因组单拷贝基因的系统进化树表明N8藻株与韩国藻株GIHE 2018的亲缘关系最近。N8藻株的基因组中未发现拟柱孢藻毒素(CYN)和石房蛤毒素(STX)合成酶基因簇,表明该藻株不产蓝藻毒素CYN和STX。对N8藻株和其他7藻株的磷吸收转运通路比较分析表明,这些藻株均拥有较为完整的磷吸收转运基因(双组分调节系统、低亲和力无机磷转运基因、高亲...     

大沙河水库浮游甲壳类动物群落特征

于2010 年1 月至12 月对广东大沙河水库的三个典型水域(河流区、过渡区和湖泊区)进行逐月采样, 共检出浮游甲壳类动物15 种, 其中枝角类10 种, 桡足类5 种, 多为广温性和嗜暖性种类。全年出现的种类有: 象鼻溞(Bosmina spp.), 微型裸腹溞(Moina micrura)、角突网纹溞(Ceriodaphnia cornuta)、温中剑水蚤(Mesocyclops thermocyclopoides)、博平近剑水蚤(Tropocyclops bopingi)和右突新镖水蚤(Neodiaptomus schmackeri)。在丰度上无节幼体占优势, 枝角类的优势种以小型种类(象鼻溞、微型裸腹溞、角突网纹溞)为主, 枯水期的优势种为象鼻溞, 在丰水期优势种为角突网纹溞, 形成象鼻溞(1-4 月)-角突网纹溞(5-9 月)-象鼻溞(10-12 月)的季节更替结构。浮游甲壳类总丰度和总生物量的变化范围分别是58.73-231.89 ind·L–1 和224.36-986.03 μg·L–1, 季节波动都比较明显, 丰水期浮游甲壳类的丰度和生物量明显高于枯水期; 高峰值均出现在捕食压力相对较低而生长期开始的丰水早期(4 月)。浮游甲壳类的丰度和生物量在三个采样水域之间的时空差异性不明显, 群落结构主要受水库的水温、营养水平和浮游植物种类组成的影响。     

一株虾池来源的螺旋拟柱孢藻藻株的分离鉴定及重金属离子Cu~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)对其生长的影响

【目的】探讨凡纳滨对虾养殖水体中入侵蓝藻拟柱孢藻的生长生理特性。【方法】从汕头澄海人工对虾养殖池分离纯化藻株,通过形态及其16SrRNA基因鉴定,之后在CT与BG11两种蓝藻通用培养基的基础上优化最佳培养条件,最后分析了不同浓度的3种重金属离子即Cu~(2+)(0–0.8 mg/L)、Cd~(2+)(0–4 mg/L)和Pb~(2+)(0–80 mg/L)对藻株生长的影响。【结果】澄海虾池来源的分离纯化藻株形态呈卷曲螺旋型,16S rRNA基因序列与多株其他来源的拟柱孢藻相似度均达98%以上。实验室培养,藻株最佳生长状态的培养条件是在BG11培养基的基础上调整氮浓度及氮磷比分别为N 62 mg/L,N︰P=9︰1,在此条件下,藻丝生物量可达(0.632±0.170)×107/L,藻丝比平均生长速率最高为(0.063±0.001)/d。本分离藻株活体对重金属Cu~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)具有一定的耐受性,其耐受浓度范围分别为0–0.2、0–0.5和1–40 mg/L,其中,Cu~(2+)和Cd~(2+)对藻的生长具有抑制作用,而且此抑制作用随着金属离子剂量的增加及作用时间的延长更加显著,Cu~(2+)和Cd~(2+)对藻体的半数抑制浓度(96 h EC50)分别为0.125和0.551 mg/L;而浓度范围为0–80 mg/L的Pb~(2+)对藻体的生长则表现为低剂量(≤40 mg/L)呈促进,高剂量(≥80 mg/L)则抑制。【结论】从凡纳滨对虾养殖池中分离鉴定出一株形态呈螺旋型的拟柱孢藻,命名为螺旋拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii helix),本藻株活体能够在一定浓度的Cu~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)中生长,为螺旋拟柱孢藻活藻生物吸附重金属离子而改善虾池水体环境提供了可能性。     

柱孢鱼腥藻固氮酶防氧的呼吸保护

柱孢鱼腥藻生长在缺氮情况下,发现其固氮活性增加的同时也减少了对氧的敏感性。缺氮生长细胞的乙炔还原活性给氧抑制一半时的氧分压(pO2)是0．5atm．,而有氮生长细胞的半抑制浓度为0．35atm．。这表明蓝藻有可能通过增加呼吸耗氧而提高了它的固氮酶活性。呼吸作用与固氮酶活性之间存在着密切的关系。无论在有氮、缺氮还是光诱导固氮酶形成的情况下,其固氮活性均随着呼吸速率的变化而变化。本研究结果,支持了柱孢鱼腥藻固氮酶的主要防氧手段是呼吸保护的观点。     

虾池拟柱胞藻爆发的生态因子调查

2002～2003年,在广东珠三角地区凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)低盐度养殖虾池水体生态的调查过程中发现部分虾池爆发拟柱胞藻(Cylindrospermopsis raciborskii).在调查的低盐度虾池中,共统计20个拟柱胞藻爆发的虾池,其种群密度平均高达7.74×10⁷ filaments·L^-1,平均优势度达47.0%.虾池水体平均水温为30.3℃,pH为8.9,盐度1.4,透明度19cm,化学耗氧量为24.3mg·L^-1.拟柱胞藻爆发的虾池水体环境表现为高水温、高pH、高有机质、低盐度且水体不断被搅动;通常爆发在对虾养殖的中后期富营养化水体.调查发现大量的拟柱胞藻对虾池其它藻类和微生物菌群表现一定的抑制作用,蓝纤维藻和小环藻等少数藻种可与拟柱胞藻形成共优势种.拟柱胞藻为广东珠三角凡纳滨对虾低盐度虾池重要优势藻种,且以螺旋型为主.     

柱孢鱼腥藻的藻蓝蛋白亚基和F_(678)色素蛋白

柱孢鱼腥藻的藻蓝蛋白包含有两个亚基。β亚基具有578nm吸收峰和600nm荧光发射峰,分子量19.80±0.40KD,可表明β亚基仅有一个载色团。α亚基具有578nm和630nm吸收峰及645nm的荧光发射峰,分子量17.35±0.38,α亚基可能有两个载色团。别藻蓝蛋白有635nm和650nm吸收蜂及664nm的荧光发射峰。具藻胆体的类囊体膜从高盐浓度缓冲液移至低盐浓度缓冲液时表现678nm荧光发射峰,可能柱孢鱼腥藻存在的F_(678)色素蛋白相当于GLazer(1975)的别藻蓝蛋白B。     

柱孢鱼腥藻的铁蛋白与棕色固氮菌的钼铁蛋白的交叉互补作用

纯化的柱孢鱼腥藻铁蛋白能够与棕色固氮菌的钼铁蛋白有效地交叉反应,展现较高的活性。此异源交叉反应的乙炔还原比活及放氢比活,分别是蓝藻同源互补比活的83.8及66．7％。比较藻铁蛋白与菌钼铁蛋白异源交叉反应及藻固氮酶组分之间的同源反应的动力学特点时发现,铁蛋白对钼铁蛋白的最佳克分子比数前者(异源交叉反应)较后者(藻同源反应)为高,前者为5,后者为1;但反应的时间进程两者差别不大。     

三峡水库香溪河库湾拟多甲藻昼夜垂直分布初步研究

具鞭毛的拟多甲藻（Peridiniopsis）是三峡水库多数支流库湾春季甲藻水华的优势种类。研究表明,昼夜垂直迁移是鞭毛藻重要的生态学特征。拟多甲藻形态学特征虽然也有鞭毛和自由游泳能力,但至今仍没有关于该种类昼夜垂直迁移的描述。定点昼夜垂直分层研究结果表明,三峡水库甲藻水华暴发的优势种之一拟多甲藻种3（Peridiniopsis sp．3）是绝对优势种,相对丰度达到45％;该物种与其它鞭毛藻相似,有昼夜垂直迁移的生态学特征,白天趋于在水体上层聚集分布,晚上趋于在水柱中随机分布;太阳光的昼夜交替是影响拟多甲藻昼夜垂直迁移的重要环境因素。     

温度、光照、盐度与pH 对淡水蓝藻拟柱胞藻生长的影响

拟柱胞藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是近年来发现能够引起水华的一种优势淡水蓝藻, 可产生蓝藻毒素,由其引发的水质危害已逐渐引起人们的重视。为探讨环境因素与拟柱胞藻生长状态的关系, 设计采用温度(25, 30, 35 ℃)、光照(2000, 3000, 4000 lx)、盐度(0, 4, 8)与pH 值(7.2, 8.2, 9.2)四种环境因子三水平正交试验, 分析在不同环境因子条件下拟柱胞藻的比平均生长速率, 最高藻丝密度, 叶绿素a(Chl-a)及类胡萝卜素(Carotenoid)含量。研究结果表明, 在9种环境因子组合中, 除温度25℃、光照4000 lx、pH 9.2 及盐度8, 拟柱胞藻不能生长外, 其余条件均能生长。藻丝生长速率、藻丝密度及光合色素的影响程度上, 盐度影响最大, 其次是pH 和温度, 光照影响最小。拟柱胞藻藻丝最佳生长的环境条件为温度30℃, pH 8.2, 光照4000 lx 及盐度0。     

CO2浓度变化对拟柱胞藻生长与光合作用的影响

为了探讨大气CO₂浓度升高对水华藻类的影响,利用水华蓝藻-拟柱胞藻作为实验材料,研究了CO₂浓度升高对其生长生理和光合作用的影响,结果表明CO₂浓度升高,导致拟柱胞藻的生物量、最大光合放氧速率、光合效率显著增加。当CO₂浓度为700 mg/L以下,暗呼吸速率和光饱和点无明显影响,而CO₂浓度为1000 mg/L时,暗呼吸速率和光饱和点显著提高。随着CO₂浓度增加,藻细胞光合作用对无机碳的亲和力降低,同时胞外碳酸酐酶活性显著下降。这表明大气CO₂浓度的增加,有利于拟柱胞藻的生长和光合,进而增加了水华发生的风险。     

N-苯基-2-萘胺对拟柱胞藻生长、抗氧化酶及光合系统Ⅱ的影响

为探究化感物质对入侵水华蓝藻-拟柱胞藻(Cylindrospermopsis raciborskii)的影响, 研究对不同浓度(0、0.05、0.10、0.50、1.00和2.00 mg/L)N-苯基-2-萘胺处理下拟柱胞藻的生长、抗氧化酶活性及叶绿素荧光诱导动力学进行了测定。结果表明, 藻叶绿素a含量随N-苯基-2-萘胺浓度升高而显著降低, 浓度大于0.50 mg/L时, 拟柱胞藻叶绿素a含量显著低于对照。72h, N-苯基-2-萘胺对拟柱胞藻的EC50为1.02 mg/L。叶绿素荧光诱导动力学参数表明, 浓度小于0.50 mg/L时, 拟柱胞藻的最大光化学效率(P0)、单位面积上有活性的反应中心(RC/CS0)、以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)及以单位面积为基础的性能指数(PICS)均显著高于对照, 而反映2ms时有活性的反应中心的开放程度的0则显著低于对照组。当N-苯基-2-萘胺浓度大于0.50 mg/L时, 以上参数均呈现相反趋势。这表明低浓度N-苯基-2-萘胺能提高拟柱胞藻的光合效率, 而在高浓度时, 拟柱胞藻PSⅡ有活性的反应中心减少, 电子传递受到阻碍, 光合效率下降。与对照相比, 在浓度高于0.50 mg/L条件下, 拟柱胞藻的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的活性显著增加, 表明拟柱胞藻能产生大量的抗氧化酶来减少N-苯基-2-萘胺的损伤。这些结果表明N-苯基-2-萘胺可能通过抑制PSⅡ的电子传递和减少其有活性的反应中心来影响拟柱胞藻的生长, 也暗示了N-苯基-2-萘胺能作为潜在的抑藻物质来控制拟柱胞藻水华。       

北京市平原区土壤有机碳垂直分布特征

研究土壤有机碳垂直分布特征规律对精确测算土壤有机碳储量具有重要意义。通过野外调查实地挖取北京市平原区40个典型土壤剖面共169个样品数据,研究土壤有机碳垂直分布特征。结果表明:1)北京市平原区0—150 cm土壤平均有机碳含量为(5.98±2.62) g/kg,垂直分布上,随剖面深度增加土壤有机碳含量逐渐降低,且在浅层(≤60 cm)下降速度显著快于深层(60 cm); 2)各发生层次不同土壤质地的有机碳含量差异整体上均表现为粉粒及黏粒含量比例越高,即质地越黏重,土壤有机碳含量越高; 3)不同土体构型的平均土壤有机碳含量大小关系为通体砂通体壤上壤下黏夹黏,通体砂型土壤有机碳含量垂直变化相对平缓,上壤下黏型土壤有机碳含量在垂直方向呈"降-升-降"趋势,通体壤及夹黏型则均呈先快速下降后缓慢下降趋势; 4)耕地和园地土壤平均有机碳含量高于荒草地,耕地在整个剖面中土壤有机碳含量均居于三种土地利用类型之首,耕地和园地的土壤有机碳含量在0—20 cm和40—60 cm之间下降速度高达40.10%和55.92%,剖面深度超过60 cm后下降速度显著放缓,受人类活动直接影响相对较少的荒草地在垂直方向上变化相对平缓。     

广东阴那山森林植被及其垂直分布特征

探讨了阴那山自然保护区的森林植被特征,并着重分析了其垂直分布规律.结果表明:该植被具明显的垂直带结构,各带植物群落特征明显,优势科包括壳斗科、樟科、山茶科、茜草科、杜英科、鼠刺科、金缕梅科、安息香科、杜鹃花科等;优势种亦以热带亚热带成分占绝对优势,依据生态外貌和群落特征,该植被可分为5个植被型、10个植被亚型、15个群系和19个群丛.代表性植被类型为南亚热带山地常绿阔叶林,群落类型多样.