环境因子对东海原甲藻生长及脲酶活性的影响

以我国东南沿海大规模赤潮原因种东海原甲藻为实验材料,研究了环境因子对其生长及脲酶活性的调控作用。结果表明,东海原甲藻的适宜生长温度为20—25℃,而25℃下脲酶活性最高。在光强2μmol m-2s-1条件下细胞密度显著下降(P0.05),但仍能维持较高的脲酶活性(9.405 fmol h-1个-1)。在盐度20—40范围内,东海原甲藻能够维持快速生长和较高的脲酶活性。氮源组成对东海原甲藻生长无显著影响,但对脲酶活性影响较大。具体而言,东海原甲藻脲酶活性与尿素浓度呈显著正相关关系,而无机氮源NH+4和NO-3对其脲酶活性具有显著的抑制作用,在氮缺乏条件下脲酶活性明显增强。东海原甲藻脲酶活性对环境温度、光照、盐度和营养的响应特征可能是在长期进化中形成的生态适应策略,使其在无机氮源不足时得以转而利用有机氮源,从而在资源竞争中占据有利地位。     

不同无机氮源对东海原甲藻生长的影响

在实验室条件下,研究了不同浓度、不同形态的氮(NaNO₃、NH₄Cl和NaNO₂)对东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)生长的影响。结果表明:在NH₄Cl浓度为5.20μmol·L^-1(N/P为8)时藻的比生长率最高,而N/P为32和100时,藻的生长明显受到抑制。在NaNO₃为氮源时,最适N/P为12(氮浓度为7.80μmol·L^-1)。而NaNO₂作氮源,N/P为16(10.40μmol·L^-1)时藻的比生长率最高,N/P为32和100时藻的生长也明显受到抑制。研究显示,东海原甲藻对无机氮NH₄Cl和NaNO₃和NaNO₂都可以利用,最适生长的N/P比范围在8～20之间,相对高的N/P(32、100)不利于东海原甲藻的生长。     

凤眼莲浸出液对东海原甲藻生长的抑制作用

研究了凤眼莲浸出液对赤潮藻东海原甲藻生长的影响。浸出液浓度以单位体积溶液中所含凤眼莲鲜重表示。结果显示,在浸出液浓度大于2g·L^-1时,活体凤眼莲浸出液和干凤眼莲浸出液对东海原甲藻的生长都有明显的抑制作用。在浸出液浓度达到8g·L^-1时,活体凤眼莲浸出液和干凤眼莲浸出液对东海原甲藻都具有杀灭作用,东海原甲藻全部死亡出现的时间分别为培养后的第4t和第5t。经121℃高温处理20min后的活体凤眼莲浸出液对东海原甲藻的抑制作用仍然存在,抑制作用并没有显著减弱。研究结果表明凤眼莲的抑藻物质具有用来控制赤潮生物东海原甲藻的潜在价值。     

东海原甲藻对不同磷源的利用特征

采用单因子实验,以NaNO3作为唯一氮源,固定初始氮浓度为40μmol.L-1,设置六个初始磷浓度梯度:0.1μmol.L-1、0.5μmol.L-1、1.0μmol.L-1、2.0μmol.L-1、5.0μmol.L-1、10.0μmol.L-1,对比研究了东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)对4种不同磷源的利用特征及其这4种不同磷源对东海原甲藻的营养价值。结果表明:东海原甲藻既可以直接吸收利用无机磷——磷酸二氢钠(NaH2PO4),又可以不同程度地利用3种小分子有机磷:三磷酸腺苷二钠盐(ATP)、D-葡萄糖-6-磷酸钠(G-6-P)和甘油磷酸钠(G-P);东海原甲藻在以NaH2PO4、G-6-P和ATP分别作为磷源时的最大比生长率(μmax)值相差不大,3种磷源对最大生物量的贡献也基本相近;但是以G-P作为磷源时则明显有最低的μmax值,其对最大生物量的贡献也最低。东海原甲藻对这4种磷源的利用特征说明:长江口自然海水中与三种小分子有机磷结构相似的溶解有机磷在一定程度上也可以为东海原甲藻赤潮的爆发和维持提供磷源。     

东海原甲藻对羊栖菜合子生长及光合活性的化感作用研究

为评估东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)赤潮发生对羊栖菜(Sargassum fusiformis)幼苗产量的影响并探讨其化感机理,在实验室条件下分别利用浓度为1.00×10⁵cells/mL东海原甲藻活细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)和无细胞滤液(FC)培养羊栖菜合子,并对其生长发育及光合活性进行测定。结果显示,LC、RC和FC均会抑制羊栖菜合子的生长、叶绿素a合成和光合活性,其中FC及LC对合子的抑制程度相似且均大于RC。JIP-test分析表明,FC及LC对合子的最大量子产率(φP_o)、性能指数(PI)及PSⅡ反应中心密度(RCs/ABS)的抑制作用显著大于RC。表明东海原甲藻主要通过向细胞外释放化感物质产生抑制作用,这些化感物质抑制了羊栖菜合子PSⅡ的电子传递,使PSⅡ部分光化学反应中心(RCs)失活,进而使大量激发能转化为热能被耗散掉。而RC中可能含有某些能够刺激羊栖菜合子生长的物质,从而在一定程度上抵消了化感物质的抑制作用。结果表明东海原甲藻对羊栖菜合子的抑制作用主要是由化感物质引起的,东海原甲藻赤潮可以抑制羊栖菜合子的发育和光合活性,减少羊栖菜种苗产量,并最终阻碍了羊栖菜产业的发展。     

东海原甲藻对羊栖菜合子生长及光合活性的化感作用研究

为评估东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)赤潮发生对羊栖菜(Sargassum fusiformis)幼苗产量的影响并探讨其化感机理,在实验室条件下分别利用浓度为1.00×10⁵cells/mL东海原甲藻活细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)和无细胞滤液(FC)培养羊栖菜合子,并对其生长发育及光合活性进行测定。结果显示,LC、RC和FC均会抑制羊栖菜合子的生长、叶绿素a合成和光合活性,其中FC及LC对合子的抑制程度相似且均大于RC。JIP-test分析表明,FC及LC对合子的最大量子产率(φP_o)、性能指数(PI)及PSⅡ反应中心密度(RCs/ABS)的抑制作用显著大于RC。表明东海原甲藻主要通过向细胞外释放化感物质产生抑制作用,这些化感物质抑制了羊栖菜合子PSⅡ的电子传递,使PSⅡ部分光化学反应中心(RCs)失活,进而使大量激发能转化为热能被耗散掉。而RC中可能含有某些能够刺激羊栖菜合子生长的物质,从而在一定程度上抵消了化感物质的抑制作用。结果表明东海原甲藻对羊栖菜合子的抑制作用主要是由化感物质引起的,东海原甲藻赤潮可以抑制羊栖菜合子的发育和光合活性,减少羊栖菜种苗产量,并最终阻碍了羊栖菜产业的发展。     

2004年东海原甲藻赤潮爆发的现场调查和分析

2004年4～5月对东海赤潮高发区开展了赤潮原因种的大面观测并对期间爆发的特大赤潮进行跟踪调查,在56个站位采集了171份样品。表层东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)变化范围为2.5×10³～6.0×10⁷cells·L^-1,最大值出现在122.94°E,30°N的rb12A站;中层东海原甲藻变化范围为1.0×10³～5.32×10⁶cells·L^-1,最大值出现在rf40站。从水平分布看,东海原甲藻呈不均匀分布,从垂直分布看,赤潮爆发前原甲藻细胞在水体中层密集,大量增殖后上升到表层,爆发赤潮。     

东海原甲藻和海洋异养细菌对磷酸盐的竞争吸收

在水生生态系统的研究中, 微型藻类与海洋细菌的相互关系越来越引起人们的重视。微型藻类是引起赤潮的主要生物, 其与海洋细菌的关系主要表现在藻、菌既可相互促进生长, 又可相互抑制以至于杀灭对方。这种复杂的生态关系因藻种及菌种的不同而异, 并受到环境等因素的影响。       

大型海藻龙须菜与东海原甲藻间的营养竞争

生物方法作为一种新兴的赤潮防治方法,因为其作用的专一性及较少的负效应,越来越受到人们的重视。研究了龙须菜(G racilaria lem aneif orm is)与东海原甲藻(P rorocentrum d ongha iense)之间营养盐NO3-、PO43-竞争的情况。结果显示,两者共培养时,龙须菜对营养盐的快速吸收利用,使得共培养体系中营养盐迅速降低,最终导致东海原甲藻消亡,而东海原甲藻对于龙须菜的生长不构成明显的影响。在营养盐充分的条件下,1g鲜重的龙须菜对NO3-的吸收能力相当于6.0×107个东海原甲藻细胞,对PO43-的吸收相当于2.4×107个东海原甲藻细胞。相对于东海原甲藻,龙须菜对营养盐的吸收利用更具有优势。龙须菜可作为有效吸收营养盐的大型海藻,用以降低近海水域富营养化程度及有害赤潮发生的几率。     

不同光照条件下米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅

米氏凯伦藻和东海原甲藻是我国东南沿海地区赤潮的主要优势种。为定量获取米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅,根据3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m~(-2)s~(-1))条件下4个温度水平(18,22,25,28℃)对米氏凯伦藻和东海原甲藻生长特性的室内培养实验结果,并结合Shelford耐受性定律建立了基于温度的米氏凯伦藻和东海原甲藻比生长率的耐受性模型,最后根据前期的研究成果分别获取了米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的最适温度、适温范围及耐受温度范围。结果表明,无论是米氏凯伦藻还是东海原甲藻,在相同培养光照条件下,在设定的温度水平范围内,分别存在一个适宜米氏凯伦藻和东海原甲藻的最适生长温度T_(opt),且当T≤T_(opt)时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著增大;而当T≥T_(opt)时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著减小。随着培养光照强度的升高,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率均呈现"先升后降"的变化趋势。建立的藻类生长温度耐受性模型与谢尔福德耐受定律较为吻合,定量获取米氏凯伦藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m~(-2)s~(-1))下的最适生长温度分别为22.48,22.37,22.33℃;适温范围分别为17.93—27.03,17.82—26.92,17.78—26.88℃;耐受温度范围分别为13.38—31.58,13.27—31.47,13.23—31.43℃;东海原甲藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m~(-2)s~(-1))下的最适生长温度分别为22.10,21.99,21.93℃;适温范围分别为17.59—26.61,17.48—26.5,17.42—26.44℃;耐受温度范围分别为13.08—31.12,12.97—31.01,12.91—30.95℃。     

塔玛亚历山大藻和东海原甲藻对褶皱臂尾轮虫种群数量的影响

通过对2002年5月东海赤潮原因种一东海原甲藻和亚历山大藻的单一藻种和两种藻混合情况下对褶皱臂尾轮虫种群数量影响的实验研究,发现塔玛亚历山大藻(ATHK)对轮虫有致死作用,其48hLC50为1300cell·ml^-1．藻的各组分毒性比较研究表明,只有藻液和藻细胞具有这种毒害作用,藻在早期生长阶段的毒害作用较强,毒性大小与藻细胞活性相关．东海原甲藻在高密度(4×10^4、5×10^4、10×10^4cell·ml^-1)时对轮虫种群数量在第5d时开始有影响;东海原甲藻在低密度(1×10^4、2×10^4、3×10^4cell·ml^-1)时,轮虫能够以其为食并进行生长繁殖．两种藻混合情况下,东海原甲藻能够减轻塔玛亚历山大藻对轮虫的毒害作用．实验结果表明,此次赤潮对东海的微型浮游动物种群能够产生一定的影响．     

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．     

Effects of Nutrient Limitation on Pigments in Thalassiosira weissflogii and Prorocentrum donghaiense

The response of Prorocentrum donghaiense and Thalassiosira weissfiogii pigments under nitrate （N） and phosphate （P） limitation were studied using HPLC and in vivo fluorescence protocols in batch cultures. For P. donghaiense, the pigment ratio was kept stable under different nutrient conditions from the results of HPLC. For T. weissflogii, there was a lower ratio of chlorophyllide to Chl a during the exponential phase, but the reverse during the stationary phase. Different members of the phytoplankton had different pigments response mechanisms under nutrient limitation. From the results of in vivo fluorescence, the ratio of peridinin to Chl a for P. donghaiense increased in nutrient-free culture, while it was kept stable for nutrient-limited cultures during the exponential phase. For T. weissflogii, the ratio of fucoxanthin to Chl a for each culture increased during the exponential phase, but the ratio under N limitation was apparently lower than that for P limitation during the stationary phase. The results indicate that both pigment ratios from HPLC and in vivo fluorescence of To weissflogii were changed greatly under different nutrient conditions, which suggests that both ratios could be used as indicators of algal physiological status in different nutrient conditions.     

不同营养条件对东海原甲藻和中肋骨条藻竞争参数的影响

以东海原甲藻和中肋骨条藻为研究对象,采用室内单种培养和混合培养,设置不同的氮、磷营养条件,研究了不同营养条件对两种微藻的生长状况和种间竞争参数的影响.结果表明:随着氮、磷浓度的增加,两种藻的最大生物量均呈增加趋势,混合培养中两种微藻的比生长率低于单独培养.在混合培养中,生长前期中肋骨条藻是优势种,随着培养时间的延长,东海原甲藻成为优势种,且优势种发生变化的时间与营养条件有关.混合培养中,东海原甲藻拐点出现时间在0.5 ～4.9 d,中肋骨条藻为0～2.6d,东海原甲藻拐点出现时间晚于中肋骨条藻.在各营养条件下,东海原甲藻对中肋骨条藻的竞争抑制参数β均高于中肋骨条藻对东海原甲藻的竞争抑制参数α,当N为128μmol·L-1、P为32 μmol·L-1时,东海原甲藻的竞争能力是中肋骨条藻的3.8倍,两者差异最为明显.     

东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)对模拟食物链物质传递的影响

研究了东海原甲藻的基本营养组成,并就赤潮密度下的东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)在单一和混合情况下对赤潮藻→卤虫模拟食物链物质传递的影响进行了探讨。结果表明:与其它饵料微藻相比,东海原甲藻必需氨基酸中的苯丙氨酸、赖氨酸和组氨酸含量明显偏低。东海原甲藻单独投喂时,卤虫对其的总物质转化效率随着藻密度的增加呈现先逐渐增加再逐渐降低的趋势。而当不同密度的东海原甲藻分别与一种硅藻小新月菱形藻(Nitzschia closterium)混合投喂时,随东海原甲藻密度的增加,卤虫选择性地增加对东海原甲藻的摄食,而降低对小新月菱形藻的摄食,并且其总物质转化效率逐渐降低。暴露于链状亚历山大藻藻液,卤虫体重减轻,且在其体内未检测到叶绿素a,表明卤虫未摄食该藻。当链状亚历山大藻藻细胞重悬液和去藻过滤液分别与小新月菱形藻或东海原甲藻混合时,卤虫对后两株藻的摄食量和总物质转化效率均有所降低。因此,在大规模赤潮发生时,东海原甲藻和链状亚历山大藻可能分别对浮游动物的营养和存活带来不利影响,并影响物质沿食物链的传递。     

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。     

Inhibitory effects of Chinese traditional herbs and herb-modified clays on the growth of harmful algae,Phaeocystis globosa and Prorocentrum donghaiense

In order to develop an improved method of mitigating harmful algal blooms (HABs), we assessed the inhibitory effects of five Chinese traditional herbs, Andrographis paniculata (Burm.f.) Nees, Galla chinensis, Punica granatum L., Cortex phellodendri chinensis and Radix scutellariae, as well as clay modified with herb extract on the growth of two harmful algae, Phaeocystis globosa and Prorocentrum donghaiense. The results showed that the five Chinese herbs had varying effects on the target microalgae and inhibitory rates ranged from −35% to 100% at concentration of 0.3 g dry wt./L during 96 h treatments. Among the five herbs, G. chinensis exhibited the strongest inhibitory effect, almost 100% on P. globosa and P. donghaiense. The growth of P. globosa and P. donghaiense was completely inhibited by G. chinensis extracts (0.3 g dry wt./L) during all growth phases, and lag phase cultures were more sensitive than exponential phase and stationary phase cultures. The highest inhibitory rate (100% inhibition) on P. globosa was observed at lag phase, followed by exponential phase (73.1% inhibition), and stationary phase (57% inhibition). The highest inhibitory rate of 100% on P. donghaiense was also found at lag phase, 40.3% at exponential phase, and 23.4% at stationary phase. Furthermore, modified clay with G. chinensis extract significantly enhanced the inhibitory impact. Modified clay (0.3 g L⁻¹) produced 95% of growth inhibition for both algae species at 24 h, and maintained the inhibition thereafter. Our study demonstrated that G. chinensis and clays modified with its extract significantly inhibited the growth of harmful species, therefore may provide ideas and another option for control of harmful algal blooms.     

Detection of bloom-forming dinoflagellates Karenia mikimotoi and Prorocentrum donghaiense using qPCR assays

Journal of Applied Phycology - The dinoflagellates Karenia mikimotoi and Prorocentrum donghaiense are both important causative species of harmful algal blooms (HABs) in the East China Sea. The...     

Recombinant agrobacterium AgaE-like protein with fructosyl amino acid oxidase activity

Agrobacterium tumefaciens AgaE-like protein had a similar sequence to that of a fructosyl amino acid oxidase from Corynebacterium sp. strain 2-4-1. To characterize the AgaE-like protein, we produced the enzyme in Escherichia coli, and purified it to homogeneity. The molecular mass of recombinant AgaE-like protein was 42 kDa on SDS-PAGE and 85 kDa on gel filtration. The protein acted on N-fructosyl valine and N-fructosyl glycine as substrates, but not on glycated protein or N(epsilon)-fructosyl lysine. Apparent Km for N-fructosyl valine and N-fructosyl glycine were 1.64 and 0.31 mM, respectively. The AgaE-like protein had maximum activity at pH 7.8 and 35 degrees C in 0.1 M potassium phosphate, but more than 80% of its activity was lost at 40 degrees C or more. In contrast to eukaryotic fructosyl amino acid oxidases, the AgaE-like protein contained noncovalently bound FAD as a cofactor and was inactive against N(epsilon)-fructosyl N(alpha)-Z(benzyloxycarbonyl)-lysine. These characteristics were similar to a fructosyl amino acid oxidase from Corynebacterium sp. strain 2-4-1, suggesting that these prokaryotic enzymes comprise a new family of fructosyl amino acid oxidases.