游离单细胞和囊体细胞在球形棕囊藻囊体形成中的作用

球形棕囊藻是我国沿海常见有害藻华物种, 游离单细胞和囊体细胞是其异型生活史中主要的细胞形态。该研究通过分离游离单细胞和囊体细胞分别引发囊体的再次形成, 以阐明两种类型细胞在球形棕囊藻生活史转化过程中的作用。游离单细胞可诱导形成更高的生物量和更多的囊体, 但是两者诱导产生的囊体体积和囊体细胞数量并无显著性差异。游离单细胞诱导产生的囊体在单位表面积上的细胞密度更高, 排列更加紧密, 因此结构更加紧致。同棕囊藻藻华发生时以囊体为优势形态不同, 该研究发现只有不到15%的细胞以囊体细胞的形态存在。游离单细胞和囊体细胞均可引发囊体形成, 有利于球形棕囊藻藻华的形成以及规模的维持。     

充气和搅动对球形棕囊藻生长及囊体形成的影响

球形棕囊藻生活史中包含游离单细胞和球形囊体两种生活形态,但是实验室中培养的球形棕囊藻经常无法形成囊体。研究通过向培养基中泵入过滤空气,以及给培养基提供不同程度的搅动,研究了充气和搅动对球形棕囊藻生长及囊体形成的影响。充气和搅动均显著提高了囊体的数量,并且提高了囊体内细胞的生长速率。但是充气对于囊体直径及囊体内细胞密度并无显著影响。搅动则明显的提高了囊体直径和囊体内细胞数量。然而,尽管充气以及搅动有利于球形棕囊藻囊体的形成,但是培养的囊体直径依然小于自然海区中囊体的大小。     

球形棕囊藻的生长特性及生活史研究

对球形棕囊藻不同的藻株(香港株HK和汕头株ST)在实验室条件下分别进行了形态学,生活史及生长曲线的研究,结果表明:球形棕囊藻具有一个复杂的异型生活史,具有两种不同的生活形态:群体和游离的单细胞,香港株和汕头株二者单细胞呈球形或近球形,直径大多为3-9μm;群体呈中空的球形囊泡,细胞包埋在胶质囊中较均匀分布,但二者群体大小有较大差异。当培养达到一定阶段,群体衰亡破裂释放大量单细胞。批次培养中球形棕囊藻的生长周期约为20-30d,香港株最适生长温度接近25℃,最大比生长率为038;汕头株的最适生长温度接近30℃,最大比生长率为042,这说明温度是重要的生长限制因子之一。       

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。     

球形棕囊藻囊体形成中光照、营养盐和共存硅藻的影响

在不同光照和营养盐结构条件下半连续培养球形棕囊藻和3种硅藻,研究光照、营养盐限制和硅藻竞争对球形棕囊藻囊体形成的影响。结果表明:高光照显著促进了藻类的生长,球形棕囊藻在低光环境下几乎不形成囊体。球形棕囊藻和3种硅藻对光限制和P限制更加敏感,而在N限制环境中均具有相对较高的生物量。粒径较小的球形棕囊藻游离单细胞和中肋骨条藻在营养盐和光限制条件下比粒径较大的细胞具有更强的竞争能力。硝酸盐是球形棕囊藻囊体形成的营养基础,但是营养盐结构并未改变棕囊藻囊体形态。具有两种生活史状态有利于球形棕囊藻度过资源限制的环境,从而有利于球形棕囊藻在硅藻藻华之后再次形成藻华。     

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.     

球形棕囊藻游离单细胞的密度与囊体形成的关系研究

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)主要以囊体形态形成赤潮,由单细胞向囊体形态的转变是赤潮爆发的关键。本研究推测囊体形成的前提是游离单细胞达到一定密度阈值,当密度低于该阈值时,囊体无法形成。基于此,本文探究了不同条件(温度、营养充气搅动、摄食压力、初始密度)下囊体形成时游离单细胞的密度。结果显示:不同培养条件下,囊体形成所需的游离单细胞密度不一致,但都达到了104cells/mL的数量级;稀释试验表明,利用f/2培养基稀释使游离单细胞的密度小于104cells/mL时,囊体不能形成,而密度大于104cells/mL的游离单细胞对照组,在24 h内便有囊体形成。总的来说,游离单细胞在高密度情况下更容易形成囊体。     

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。     

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。     

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。     

Grazing and colony size development in Phaeocystis globosa (Prymnesiophyceae): the role of a chemical signal

The bloom-forming prymnesiophyte Phaeocystis globosa forms hollow,spherical, mucilaginous colonies that vary from micrometresto millimetres in size. A recent paper gave the first empiricalevidence that colony size increase in P. globosa is a defensiveresponse against grazers, and knowing the signalling mechanism(s)behind this response will thus be a key to understanding thetrophodynamics in systems dominated by this species. I conductedexperiments with specially designed diffusion incubators, eachof which consists of a non-grazing chamber (with P. globosaonly) and a grazing chamber (grazers + phytoplankton) connectedby 2 µm polycarbonate membrane filters. The results showedthat physical contact with grazers was not required to initiatethe defensive response; instead, P. globosa colony size increasewas found to be stimulated by dissolved chemicals generatedby ambient grazing activities. This signal was non-species specific,such that various combinations of three species of grazers andfour species of phytoplankton in the grazing chambers all resultedin significant, but different extents of colony enlargementin P. globosa in the non-grazing chambers (30–300% largerthan the ‘grazer-free’ control). High concentrationsof ambient solitary P. globosa cells and other phytoplanktonseemed to suppress colony enlargement in P. globosa, and grazerswould help reduce this inhibition by removing the ambient solitaryP. globosa cells and other phytoplankton. These non-species-specificmechanisms would allow P. globosa to regulate colony size developmentand defend itself in diverse planktonic systems, which may helpto explain the global success of this species.     

ARRESTED GROWTH OF CHINESE HAMSTER OVARY (CHO) CELL COLONIES ON AGAR

Chinese hamster ovary (CHO) cells plated on agar form two classes of colonies; those which increase continuously in diameter and those which become arrested in outward growth. All colonies continue to increase in mass and thickness as demonstrated by computer-assisted analysis of time sequence photographs of several thousand colonies and by examination of histological sections. Colonies which shift from a monolayer to a mounded morphology at fairly large colony diameter (?1 mm) continue to increase in diameter. Colonies in which mounding occurs at smaller colony diameter (?1 mm) cease to increase in diameter but continue to increase in thickness, as demonstrated by histological examination and by computer-assisted analysis. Rapid cell division occurs at the edge of all colony classes, as shown by the distribution of mitotic figures. In arrested colonies these dividing cells must move toward the colony core to compensate for dying cells. Necrotic cells are found as a discrete zone at the air-colony interface in all cases for CHO cell colonies growing on agar. As such, necrosis is probably due to limitations in nutrient diffusion upward from the agar rather than oxygen diffusion downward.