从种群竞争的角度初步研究微囊藻的产毒机理

采用将微囊藻和栅藻混合培养的方法,从种群竞争的角度初步探讨了微囊藻毒素的产毒机理,结果显示：当起始接种浓度相同时,混合培养组比纯微囊藻培养组产生更多的毒素,由于其它培养条件完全一致,所以推论是由于栅藻的存在,增加了微囊藻的生存压力。当起始接种浓度微囊藻：栅藻为10：1时,此混合培养组比纯微囊藻产生的毒素少,并且毒素降解也更快,推论原因是微囊藻在种群数量上远远超过栅藻,竞争压力较小,同时由于栅藻的存在,增加了培养液中色素的含量,加快了光降解的速度。     

采用套式PCR检测水库产毒微囊藻

根据所测定的微囊藻毒素合成酶mcyB基因的部分核苷酸序列,设计并筛选出两对特异性引物,用于产毒微囊藻的套式PCR检测。套式PCR针对毒素基因的检测结果与ELISA针对微囊藻毒素的检测结果相一致,但灵敏度更高。套式PCR的检测下限达1—10个微囊藻细胞/反应。采用套式PCR对广东12个主要供水水库的247份水样进行了产毒微囊藻检测,共检出阳性水样82份,阳性率为33.2%。这些阳性水样分布于除深圳水库以外的其他11个水库;其中汤溪水库水样套式PCR检出阳性率最高,达67.4%,其水样一步PCR的检出阳性率亦达25.6%,值得引起水文部门重视,并进行进一步跟踪监测。     

阴离子表面活性剂LAS对产毒和无毒微囊藻生长及产毒特性的影响

文章研究了低浓度范围内不同浓度梯度的阴离子表面活性剂直链烷基苯磺酸盐(LAS)对产毒微囊藻(Microcystis aeruginosa, FACHB905)和无毒微囊藻(Microcystis wesenbergii, FACHB908)生长、光合特性、种间竞争及毒素合成的影响。结果表明,在0.05—5.0 mg/L LAS浓度梯度处理下,产毒微囊藻的生物量、产毒基因mcyD表达量和每细胞MCs含量均在培养12d后显著增加。产毒微囊藻胞内和胞外MCs含量在各LAS浓度处理后分别为0.069、0.052、0.061、0.038和0.037 fg/fg Chl.a及107.1、103.7、127.1、99.6和113.7 ng/L。即使在0.5 mg/L低浓度LAS处理条件下,上述3个参数也分别比对照组显著增加了24.2%、12.4倍和10.4%。浓度为0—0.2 mg/L LAS对无毒微囊藻的生物量无明显影响,而较高浓度的LAS(0.5—5.0 mg/L)明显抑制了无毒微囊藻的生长。在两株微囊藻混合培养时, 0.2—1.0 mg/L LAS处理组的产毒铜绿微囊藻mcy D的表达对LAS...     

微囊藻和栅列藻光吸收特性的实验研究

在室内模拟槽中,以人工灯为光源,分别检测不同密度的微囊藻和栅列藻细胞悬液的光谱衰减,检测各样品的叶绿素含量和过滤后清液的溶解性有机碳(DOC)含量,并在紫外分光光度计上检测DOC光谱吸收,然后换算成吸收系数。再根据近似的线性加和关系计算出细胞悬液中各组分(藻细胞、水、DOC)的吸收系数。结果表明,微囊藻和栅列藻光衰减的波谱特征相似,在3个较高密度下的衰减系数的变化趋势相近,其衰减系数贡献率的平均值分别为84.95%和88.15%。将衰减系数除以各自的叶绿素浓度即可得到叶绿素的比吸收系数,两种藻3个较高密度的比吸收系数的平均值具有相似的波谱特征,在380～500、660～690nm两个波段有较明显的峰值,栅列藻和微囊藻在435nm的比吸收系数峰值分别为0.1118、0.0413(m2·mg-1chla),在670nm处的峰值分别为0.075、0.032(m2·mg-1chla)。但两者的比吸收系数差异较大,三个密度栅列藻在340～800nm的平均比吸收系数是0.0573(m2·mg-1chla),而微囊藻仅为0.0234(m2·mg-1chla),且微囊藻的所有波长的比吸收系数均小于栅列藻。根据这些参数来讨论两种藻类在分光衰减中的贡献率和光谱特征方面的差异及其生态学意义,以及在浮游植物的遥感监测方面的参考价值。     

淡水鱼类微囊藻毒素去毒酶基因的克隆

微囊藻毒素去毒酶在鱼类微囊藻毒素去毒过程中起着关键作用,研究成功克隆鲢鱼、鳙鱼、草鱼、鲫鱼、鳜鱼、罗非鱼等淡水鱼类微囊藻毒素去毒酶基因cDNA核心片段而首次获得这些淡水鱼类微囊藻毒素去毒酶氨基酸序列。鲢鱼、鳙鱼、草鱼、鲫鱼、鳜鱼、罗非鱼微囊藻毒素去毒酶基因与人、小鼠、大鼠、牛、猪、羊的谷胱甘肽S-转移酶基因氨基酸同源性为60%左右,表明淡水鱼类微囊藻毒素去毒酶基因在进化上变异性较大,与其承担微囊藻毒素去毒代谢之特殊功能相适应。     

生长素吲哚乙酸对铜绿微囊藻生理生化及产毒特性的影响

为了探究生长素吲哚乙酸(IAA)对产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的影响, 从生长、光合色素含量、叶绿素光诱导荧光特征、脂质氧化和微囊藻毒素合成特性等方面, 研究了IAA对M. aeruginosa CHAB6301生理生化及产毒的影响。结果表明, 在低浓度IAA(0.04和0.2 mg/L)条件下, 铜绿微囊藻生长、叶绿素含量、光合系统(PSⅡ)电子传递效率及藻毒素含量均无明显变化, 藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和丙二醛(MDA)含量均低于对照。高浓度IAA(1和5 mg/L)能够促进细胞生长, 提高叶绿素含量, 但是抑制藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白含量, 降低膜脂过氧化程度和细胞内藻毒素合成。综合各指标测定结果, 低浓度IAA对M. aeruginosa CHAB6301生长和光合作用影响不明显, 而高浓度IAA可促进藻细胞生长和光合作用, 增加微囊藻水华形成几率。     

微囊藻毒素分子致毒机理研究近况

目前,日趋严重的水体富营养化使水华发生已成为全球性环境问题,产生水华的藻类因而也受到越来越多的重视。海洋赤潮中甲藻所产生的毒素已引起人类的严重的中毒事件,虽然淡水水华还未发现引起人类急性中毒事件1,2,但由于饮用发生水华水体的水而导致家畜、家禽及野生动物死亡的事件频繁发生3,4,淡水水华已引起科学家的关注。       

微囊藻藻胆蛋白光敏杀虫剂毒杀机制研究

用果蝇（Drosophila melanogaster）和草地夜蛾卵巢细胞Spodoptea Frugiperda 21（SF21）来探讨微囊藻藻胆蛋白（MC-PBP）作为光敏杀虫剂的作用和机理。实验结果表明：MC-PBP对果蝇的LC50为750μg/mL,致死剂量为4000μg/mL;血卟啉甲醚（HMME）对果蝇的LC50为1000μg/mL。MC-PBP浓度4000μg/mL时,果蝇的死亡率是93.33%,而相同浓度下,HMME光敏剂的致死率是66.66%;在细胞水平研究中发现：MC-PBP光照处理SF21细胞48 h之后,400μg/mL的MC-PBP对细胞的抑制率达到65%;MC-PBP处理SF21细胞后,其细胞内丙二醛（MDA）含量明显升高,而细胞内还原型GSH相对含量随MC-PBP浓度升高而显著降低。结果表明MC-PBP光敏杀虫剂毒杀机制与细胞内脂质过氧化和细胞抗氧化损伤能力减弱相关。     

微囊藻毒素去毒酶转基因模型的构建

根据已克隆的鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)微囊藻毒素去毒酶cDNA全序列设计特异引物,利用PCR方法获得鲢鱼微囊藻毒素去毒酶基因编码区,将该编码区与绿色荧光蛋白连接,分别构建融合表达载体pEGFP-N1-sGST和双顺反子表达载体pIRES2-EGFP-sGST。利用脂质体转染法将融合表达载体pEGFP-N1-sGST转染Hela细胞,60h后检测到绿色荧光基因表达;通过显微注射,将双顺反子表达载体pIRES2-EGFP-sGST注入斑马鱼(Daniorerio)受精卵,获得了转鲢鱼微囊藻毒素去毒酶基因斑马鱼,从而构建了微囊藻毒素去毒酶转基因模型。上述2种转基因模型的成功构建为进一步研究鲢鱼、鳙鱼(Aristichthysnobilis)、罗非鱼(Oreochromisnilotica)等淡水鱼类微囊藻毒素去毒酶基因调控元件、去毒分子机理及研发转基因鲢鱼、鳙鱼、罗非鱼等微囊藻毒素高效生物去毒器奠定了基础。     

利用3对引物鉴定产毒和非产毒微囊藻

根据微囊藻毒素合成酶基因簇序列 ,合成了 3对引物epF/mb1R ,mcF/teR ,mcF/umR ,通过全细胞PCR的方法检测了 19种不同来源微囊藻产毒的情况。 3种引物对 15株产毒微囊藻中均可扩增到预期大小的片段 ,测序结果证明这些片段是微囊藻毒素合成酶基因片段。PCR反应结果与HPLC分析所得到的结果有良好的对应性。在此基础上 ,初步确定了 3对引物检测产毒微囊藻对细胞浓度要求的下限。与其它引物相比 ,3对引物的特异性强 ,扩增条带大小适中 ,便于观察     

微囊藻细胞抽提液对小鼠血液的亚慢性毒性

本文研究了注射含微囊藻毒素的微囊藻细胞抽提掖对小鼠血液以及免疫系统的亚慢性毒性作用。实验分为3个处理组和1个对照组（每组10只昆明小鼠,雌雄各半）,采用腹腔注射的染毒方法对3个处理组进行暴露,剂量分别为2.4、4.8 和 9.6 μg microcystin-LR/kg body weigh,对照组注射等量的生理盐水,连续注射14d。实验结果表明,14d 染毒后,小鼠的肝体比和脾体比都明显增大（p < 0.05）, 同时在9.6 μg/kg处理组,血清丙氨酸转移酶、天冬氨酸转移酶、乳酸脱氢酶和碱性磷酸酶活性与对照相比明显升高,但血清总蛋白、白蛋白和白蛋白/球蛋白比率下降。这些指标的变化说明,含微囊藻毒素的微囊藻细胞提取液对处理组小鼠肝脏造成了损伤,肝组织学观察也印证了这个结果,在处理组小鼠肝组织有明显的水样变性。另外,9.6 μg/kg处理组小鼠血液白细胞数量比对照组明显减少。组织细胞学观察发现,处理组小鼠脾脏也有明显的损伤。该实验结果说明,含微囊藻毒素的微囊藻细胞抽提液对小鼠的血液和免役系统都产生了一定程度的损伤。     

两种水华藻——球形棕囊藻和铜绿微囊藻的脂肪酸组成特征与水华形成机制

浮游植物所含的不饱和脂肪酸是测定其作为食物质量的指标,并在浮游植物向浮游动物及其它动物能量转化过程中起着关键的作用,必需不饱和脂肪酸的缺乏有利于水华的形成。球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)分别是常见的海洋和淡水水华藻类,该文分析了它们在不同生长期的脂肪酸组成,探讨了这两种藻类的脂肪酸组成特征。球形棕囊藻和铜绿微囊藻的脂肪酸碳链长为14~20个碳原子,脂肪酸种类组成都比较简单,以饱和脂肪酸为主,未检测到二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸 (Docosahexaenoic acid,DHA)等动物的必需脂肪酸。球形棕囊藻的总脂肪酸含量在247.294~735.44 μg·g^-1干重之间,在对数期和延滞期含量最高的脂肪酸分别是C14:0和C16:0;而两株铜绿微囊藻的总脂肪酸在1 405.095~6 087.617μg·g^-1干重之间,以C16:0含量最高。两株铜绿微囊藻的脂肪酸含量在对数期和延滞期差异明显(p<0.05),但球形棕囊藻的脂肪酸含量在不同生长期差别不大。由于缺乏必需脂肪酸EPA和DHA,球形棕囊藻和铜绿微囊藻不能为高营养级的生物提供必需的不饱和脂肪酸,不是浮游动物等生物的良好食物。因此球形棕囊藻和铜绿微囊藻作为浮游动物的食物质量较低,浮游动物对它们的捕食压力也较小,可能是这两种藻容易暴发水华的重要原因。     

底泥中微囊藻复苏和生长特性的研究

研究了微囊藻群体从底泥中释放进入水体的过程及这一过程与水体温度、光照及营养盐的关系 ,并比较了底泥和水体中微囊藻群体的生长特性。同时 ,比较了温度对经低温 (4℃ )处理的和处于对数期的Microcystis.sp .94 0的叶绿素荧光强度的影响。结果表明 ,在 15℃ ,30 μEm-2 s-1光照条件下 ,底泥中的微囊藻群体复苏开始启动 ,并于15d后开始上升到水体中。研究表明 ,存在于底泥中的微囊藻群体从底泥中迁移至上层水体的最适条件为 2 0℃ ,30 μEm-2 s-1。分别培养底泥微囊藻群体和同时期水体中的微囊藻群体 ,研究它们的生长特性 ,发现底泥中的微囊藻群体生长的最适温度为 2 0℃ ,光照强度为 30 μEm-2 s-1,与同期水体中的微囊藻群体生长条件相似。经低温 (4℃ )处理的微囊藻群体和生长周期处于对数期的微囊藻群体叶绿素荧光的影响的实验中 ,作者发现在 2 0℃和 2 5℃时 ,两种经过不同处理的微囊藻群体都随着时间增加而增长。但是 ,在 10℃和 15℃时 ,低温处理的微囊藻群体的叶绿素荧光随着时间增加而增长 ,而处于对数期的微囊藻群体的叶绿素荧光随着时间增加而降低。这表明长期处于低温和黑暗环境中的微囊藻细胞的光系统Ⅱ未受到严重的损伤 ,当环境转变有利于生长时 ,微囊藻细胞的光系统Ⅱ恢复活性。本研究结     

水华蓝藻产毒特性的PCR检测法

特异引物对（TOX 1P／1F;TOX 2P／2F）用于检测微囊灌毒素合成酶基因mcyB片段在38种水华蓝藻中的分布情况。结果显示,所有能产生微囊灌毒素的微囊藻都有特异扩增条带,非产毒株则没有,几种常规的毒性检测方法验证了PCR方法所获结果的准确性。本研究发展了以全细胞PCR法检测mcyB片断,说明全细胞PCR检测法适用于不同来源的蓝藻材料。结果证明以DNA为基因鉴别产毒和非产毒微囊藻及其他水华蓝藻的方法是可行的和实用的。     

有机磷农药对铜绿微囊藻生长及摄磷效应的动力学研究

研究了两种有机磷农药 (甲胺磷、辛硫磷 )在较低浓度时对铜绿微囊藻的生长效应以及微囊藻摄取磷形态 :总溶解磷 (TSP)、溶解反应磷 (SRP)和溶解有机磷 (DOP)的动力学规律。保持各培养基中总磷的浓度 6 95mg/L ,与培养基中不加有机磷农药相比 ,当培养基中甲胺磷与K2 HPO4的浓度比为 1∶11和 1∶9,辛硫磷与K2 HPO4的浓度比为1∶349和 1∶114时 ,微囊藻的生长受到促进 ,并且当甲胺磷与K2 HPO4,的浓度比为 1∶9,辛硫磷与K2 HPO4的浓度比为1∶114时促进效果最好 ,而当培养基中没有K2 HPO4甲胺磷作为惟一磷源时 ,微囊藻的生长受到明显的抑制。微囊藻摄取SRP的速度快于其他磷形态 ,而对DOP的利用较少。微囊藻生长越快 ,对SRP的摄取速率也越快。结果表明低浓度有机磷农药促进微囊藻生长的主要原因是有机磷的加入促进了藻类对SRP的摄取     

串珠镰刀菌素的结构与毒性的关系

用O_3对串珠镰刀菌素去毒处理后,对产物进行了分离纯化,并通过红外、核磁共振等分析,证明串珠镰刀菌素双键消失,四元环已打开,产物为2,3-二羟基-2,3环氧-丁二酸(3)和2-羰基-3-羟基-丁二酸(4).以1日龄北京雏鸭为实验动物,将串珠镰刀菌素及其结构类似物方酸进行生物毒性对比试验,分别灌胃法给毒8mg/kg体重和方酸24mg/kg体重,方酸量为串珠镰刀菌素的三倍时仍无毒性,说明串珠镰刀菌素结构中的H对其毒性起关键作用.这在国内外尚属首次报道.     

COMPARISON OF RESISTANCE TO LIGHT STRESS IN TOXIC AND NON‐TOXIC STRAINS OF MICROCYSTIS AERUGINOSA (CYANOPHYTA)1

Blooms of Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing occur frequently in many freshwater ecosystems around the world, but the role of environmental factors in promoting the growth and determining the proportion of toxic and non‐toxic strains still requires more investigation. In this study, four strains (toxic CPCC299 & FACHB905 and non‐toxic CPCC632 & FACHB315) were exposed to high light (HL) condition, similar to light intensity found at the surface of a bloom, to evaluate their sensitivity to photoinhibition. We also estimated their capacity to recover from this HL stress. For all strains, our results showed an increased inhibition of the photosynthetic activity with HL treatment time. When comparing the extent of photoinhibition between strains, both toxic strains were more resistant to the treatment and recovered completely their photosynthetic capacity after 3 h, while non‐toxic strains needed more time to recover. For toxic strains, the rETR under HL was higher compared to the rETR under low light (LL) control condition despite 50% photoinhibition. This suggests that the detrimental effect of high light (HL; up to 2 h) is outweighed by their higher photosynthetic potential. This conclusion did not stand for non‐toxic strains, and indicates their preference for LL environment. We also demonstrated that a LL/HL cycle induced a 259% increase in cell yield for a toxic strain and a decrease by 22% for a non‐toxic strain. This also indicates that toxic strains have higher tolerance to HL in a fluctuating light environment. Our data demonstrated that difference of sensitivity to HL between strains can modify the competitive outcome between toxic and non‐toxic strains and may affect bloom toxicity.     

MORPHOLOGICAL CHANGES IN TOXIC AND NON-TOXIC MICROCYSTIS ISOLATES AT DIFFERENT IRRADIANCE LEVELS1

Light intensity (4.5–40.0 μEin m^?2 s^?1) and culture age had a pronounced effect on cell size and size range of a non-toxic axenic Microcystis isolate. The rate of cell volume increase (μm³ d^?1) was 1.03 × light intensity (μEin m^?2 s^?1) – 6.49. Average cell volume varied from 33 to 119 μm³, cells at higher light intensities being larger and having a larger size range. The effects on a toxic axenic Microcystis isolate were similar but less pronounced. Average cell volume ranged from 21–74 μm³. In general, cell size and especially size variability appear to be sensitive indicators of physiological state, with cells under stress conditions being larger and associated with a larger size range. The wide range of cell diameters observed at different irradiance levels (3.4–7.2 μm for the non-toxic and 1.8–6.4 μm for the toxic isolate), makes questionable the use of cell size as a taxonomic character without careful consideration of environmental conditions.