揭开地衣中的共生奥秘（三）

共生菌的发育及光合共生物的调节 在具有衣瘿的地衣中,共生菌能发育成两类构造,即:它与一种藻类共生形成地衣的主体;还能与蓝细菌共生形成衣瘿。偶尔有些地衣(如:地卷属)的衣瘿,能长成完整、独立的叶状体。在牛皮衣属(Sticta)和肺衣属(Lobaria)的地衣中,同种共生菌既能与蓝细菌共生,又能与绿藻共生,形成不同的、适合于不同生理需要的小环境的地衣体,它们有着不同的外貌和生态学特点(见上期图3),被称为:光合共生混交群体(phycosymbiodemes)。尽管人们把它们看做不同的种,但利用分子遗传学技术已经进一步证实:共生菌是完全相同的。     

微藻-细菌共生体系在废水处理中的应用

在微藻-细菌协同共生的过程中,藻类光合作用释放的氧气被异养微生物利用来矿化水体中的污染物,细菌呼吸为藻类提供二氧化碳作为碳源。近年来,藻类-细菌协同共生体系在污水处理中的应用得到了广泛的研究。本文重点综述了菌藻协同共生体系中微藻与细菌之间的三种相互作用,以及菌藻协同共生体系在废水处理中的应用。菌藻协同共生体系中的微藻与细菌通过营养交换、信号转导及基因转移等相互作用实现共赢。该体系广泛用于处理富营养化、重金属、药物、多环芳烃(polycyclicaromatic hydrocarbons,PAHs)、石油烃化合物等难降解的有机污染的水体。对于氮、磷等营养物质的去除,其主要机理涉及同化作用、厌氧氨氧化作用、硝化与反硝化作用、磷酸化作用等。对重金属、药物、石油烃化合物及其他有机化合物的去除机制主要是生物吸附、生物富集及细胞内外的生物降解。     

五种典型藻类对C，N，P吸收动力学分析及种间竞争模拟

目的:获得五种典型藻类(甲藻属微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),赤潮硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)以及绿藻属杜氏藻(Dunaliella salina)和青岛大扁藻(Platymonas helgolandica tsingtaoensis))对C,N,P营养的吸收动力学参数,并利用经典藻类种间竞争模型,构建一个藻类混合共存的生态平衡体系,揭示藻类种间竞争规律,为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。方法:监测批次培养过程中藻体的生长规律以及培养基中C,N,P营养的消耗,计算出藻类营养吸收动力学参数,将参数代入Huisman-Weissing竞争模型,模拟藻类种间竞争。结果:(1)在单独培养条件下,杜氏藻具有最高的比生长率(0.834 d~(-1))和最大细胞浓度(3.4×10~6 cells/mL),锥状斯氏藻和微小亚历山大藻的比生长率μ和最大细胞浓度与其它三种藻相比均明显偏低,p0.01;(2)随着环境总碳浓度从5 mM提高到20 mM,五种藻的比生长率和最大细胞浓度均显著上升,其中杜氏藻和青岛大扁藻对C浓度改变的响应更加敏感;(3)杜氏藻和中肋骨条藻理论最大比生长率(μmax)明显高于其它三种藻类,锥状斯氏藻和微小亚历山大藻对C,N,P营养盐的需求量相比于其它三种藻明显偏高,p0.01;(4)藻类共生平衡系统中,N营养添加有利于杜氏藻和中肋骨条藻发挥更好的种间竞争优势,P营养添加有利于微小亚历山大藻和锥状斯氏藻发挥种间竞争优势;结论:不同环境条件下,五种藻类最大比生长速率μmax和营养吸收半饱和常数Ks直接影响它们的种间竞争能力,基于藻类动力学参数的种间竞争模型为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。     

生物结皮光合作用对光温水的响应及其对结皮空间分布格局的解译——以黄土丘陵区为例

生物结皮是具有生命活性的地表覆被物,在黄土丘陵半干旱区广泛发育。迄今有关该区不同类型生物结皮的光合、呼吸作用潜力及其影响因素还不清楚。通过野外调查采样,利用室内半开放光合测定系统,测定了黄土丘陵区典型的藻类(3年生)、藓类(土生扭口藓)生物结皮(13年生)光合及呼吸作用过程对水分、温度及光照等环境因子的响应,在此基础上,解释了不同类型生物结皮空间分布格局的内在原因。结果表明:(1)在适合的光温水条件下,生物结皮的光合及呼吸作用强度取决于生物组成,研究区藓结皮的光合及呼吸作用速率显著高于藻结皮;(2)水分是生物结皮光合、呼吸作用的关键影响因子,只有当水分含量达到一定水平,才有光合及呼吸的可能。黄土丘陵区藓类及藻类生物结皮光合作用最适水分条件分别为80%-100%和40%-80%田间持水量。(3)藓类及藻类生物结皮光合作用光补偿点PAR均低于10μmol.m-2.s-1,光饱和点PAR分别为1000和800μmol.m-2.s-1,研究中2类生物结皮均未出现光抑制现象。(4)温度显著影响生物结皮的光合及呼吸作用,研究区藓类及藻类生物结皮的最适光合温度分别为20-25℃和25-30℃。(5)生物结皮光合作用对含水量及温度的响应可以解释结皮的空间分布特征。藻类植物光合作用的最适含水量较低而最适温度较高,因此在失水较快的阳坡及开阔地面上依然可以大面积发育;而藓类植物光合作用对水分条件要求较高,因此在水分条件较好的阴坡、低洼地才易演替至藓结皮阶段。     

藻类的前世今生——浅析内共生学说与藻类的进化

正什么是藻类?藻类是一类有趣的低等生物的统称。它们没有根茎叶分化,绝大多数能够进行光合作用。说它们低等,是因为在它们完整的生命周期内自始至终不会形成胚,而高等生物(例如种子植物和哺乳动物等)则会在繁殖发育过程中形成胚。藻类既包含能进行光合作用的细菌——蓝藻(蓝细菌),也包括能够进行光合作用的低等真核生物(灰胞藻、绿藻、红藻、隐藻、定鞭藻、异鞭藻、甲藻、裸藻和网绿藻等),还包括具有叶绿体但不能进行光合作用的     

南极地衣拾零

地衣共生真菌和光合共生物(共生藻类),这对成功的共生伙伴,以其非凡的适应能力,登上了南极这块冰雪大陆,并已成为南极植被的主角,它们与苔藓、附生藻类等构成了以无维管束植物为主的色彩斑澜的南极绿洲植被景观。     

地衣—大气污染的指示灯

大气污染作为环境污染的主要因素已越来越引起人们的重视 ,而对它的监测除了采用物理、化学监测手段外 ,生物监测更以其简便、真实、灵敏等其它任何监测手段所无法比拟的优越性而倍受青睐。地衣就是其中的代表。1　地衣简介地衣是一种与藻类共生的专化性真菌 ,常以真菌来命名。真菌类常为盘菌纲和核菌纲 ,少数为伞菌目和非褶菌目。而构成地衣的藻类有绿藻和蓝藻共 2 0多属。地衣的藻菌关系有 :1)共生关系　即地衣中的菌丝缠绕藻细胞 ,并从外面包围藻类。藻类进行光合作用 ,制造有机物 ,供藻类与菌类共同需要 ;菌类则吸收水分、无机盐和 O2 …     

古尔班通古特沙漠生物结皮不同发育阶段中藻类的变化

通过在古尔班通古特沙漠南缘相同的地貌部位,选择裸沙、藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮4种不同演替阶段中的生物结皮,研究了藻类的种类组成、优势种和生物量的变化.结果表明:(1)在结皮的不同演替阶段,藻类种类组成不同,其常见物种有一定的差异,如裸沙中藻类常见种是脆杆藻2(Fragilaria sp.2)、威利颤藻(Oscillatoria willei)和奥克席藻(Phormidium okenii),藻结皮的常见种是小聚球藻(Synechococcus parvus)、颗粒常丝藻 (Tychonema granulatum)、韧氏席藻(Phormidium retzli);同时在不同发育阶段亦存在一些特有种.(2)在裸沙发育到成熟生物结皮的过程中,藻类的优势物种也发生相应的变化.裸沙、藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮的优势种分别是脆杆藻1(Fragilaria sp.1)、具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)、具鞘微鞘藻、眼点伪枝藻(Scytonema ocellatum)或集球藻(Palmellococcus miniatus).(3)藻类生物量在生物结皮不同演替阶段差异极显著(P<0.01),在裸沙中藻类生物量最低,随着生物结皮的逐渐发育,藻类生物量明显升高,地衣结皮最高,约是裸沙的8.3倍,当发育至苔藓结皮时,藻类生物量又有所下降.(4)在裸沙中基本为松散的沙粒,随着生物结皮的演替,丝状种类占明显的优势,尤其是具鞘微鞘藻,另外真菌菌丝和苔藓假根分别在地衣结皮和苔藓结皮中起着重要作用.     

念珠藻对岩溶水中 Ca2＋、HCO－3利用效率实验研究

岩溶碳汇过程中石灰石溶解将大气/土壤中 CO 2转移到水体形成 HCO －3促进水生藻类的生长.该文为了研究水生藻类光合作用将岩溶水中无机碳转化为有机碳的效率,采用从岩溶水生生态系统中筛选出的念珠藻作为研究对象,探讨在封闭体系中藻细胞光合作用时对典型岩溶水中 Ca2＋、HCO －3利用、藻细胞生物量的变化与 Ca2＋、HCO －3的利用关系以及体系 pH、DO 的变化.结果表明：念珠藻通过光合作用能吸收利用岩溶水中27．38％的 Ca2＋,同时将29．54％的 Ca2＋通过物理化学作用以“藻体-CaCO 3”复合体形式沉淀而返回到无机环境.pH 漂移实验表明念珠藻光合作用过程中先利用水体中游离 CO 2,然后以岩溶水中 HCO －3为碳源.由于水体中岩溶作用产生的 HCO －3不断被光合作用利用而引起体系 pH 和 DO 的升高.念珠藻光合作用将岩溶水中65％的 HCO －3转化为稳定化合物,其中18．46％以胞外 CaCO 3形式被沉淀,81．54％被藻类转化为有机物,表现为净碳汇效应.     

不同类型水生植物群落对蓝绿藻类的抑制作用

选择2种常见水生植物荇菜(Nymphoides peltatum)和黑藻(Hydrilla verticillata),构建了荇菜群落(浮叶植物群落)、黑藻群落(沉水植物群落)和荇菜-黑藻群落(复合群落)等3种不同类型水生植物群落,在模拟富营养化水体环境条件下与自然水体中藻类共培养,研究了不同类型水生植物群落对藻类的抑制作用.结果表明:1)3种群落对水体中藻类的抑制作用顺序为荇菜群落>复合群落>黑藻群落,实验结束时水体叶绿素a分别减少了63.1%、44.7%、3.3%.2)荇菜群落中蓝藻受到了较强抑制作用,其总藻细胞密度比初始减少了99.5%;而绿藻总藻细胞密度则比初始增加了31.6%;黑藻群落中蓝藻仍保持较高生物量,绿藻藻细胞密度一直处于较低水平;复合群落对蓝绿藻均有很好的抑制效果,蓝藻藻细胞密度比初始下降了95.9%,绿藻藻细胞密度始终保持在较低水平.3)3种群落中藻类组成变化不同:荇菜群落中初始以微囊藻、色球藻等蓝藻门植物为优势种,逐渐转变为以小球藻、栅藻、四角藻等绿藻门植物为优势种;黑藻群落中藻类一直以微囊藻为优势种,伴生有少量的小球藻属、栅藻属、隐藻属藻种;复合群落水体中藻类组成与荇菜群落中藻类变化相似,实验期间微囊藻数量逐渐减少,而栅藻数量逐渐升高.4)不同群落中植物生物量增加明显,荇菜和黑藻的鲜重在单种群落和复合群落中均具有较高的增长率,分别为129.8%、63.6%和108.8%、66.5%;植物生长对光照、温度、pH等环境因子具有明显的调节作用,荇菜群落中水下20 cm处光衰减率与水体叶绿素a显著相关,说明荇菜的遮光作用是其产生显著抑藻作用的重要原因.     

共生真菌Simplicillium lanosoniveum促进衣藻生长和脂类合成

【背景】藻类是生产生物柴油的主要原料,而一些真菌和细菌能够与藻类共生并提高生物柴油产量,因此藻-菌共生培养技术成为国内外研究的热点。【目的】研究共生真菌Simplicilliumlanosoniveum对衣藻Chlamydomonas reinhardtii细胞生长和脂类合成的影响。【方法】将分离的蓝藻共生真菌和衣藻混合(共生)培养。【结果】与衣藻单独培养相比,混合培养衣藻的比生长速率(0.20 d-1)、细胞产率[0.17 g/(L·d)]和生物量(2.85 g/L)分别提高了10.3%、51.3%和55.7%;脂类比合成速率[0.68 mg/(g·d)]、合成速率[1.95 mg/(L·d)]和含量(220.4 mg/g)分别提高了33.3%、107.5%和32.0%,并且脂类中的饱和脂肪酸以及单不饱和脂肪酸C18-1和C18-2的比例上升,有利于生物柴油的加工。【结论】真菌Simplicilliumlanosoniveum能够促进衣藻的生长和脂类合成,因此藻-菌混合培养可用于生物柴油原料的生产。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下的土壤生态化学计量特征

生物结皮在土壤养分累积和循环中起着重要作用.本研究以黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻藓混合结皮、藓结皮、地衣结皮和普通念珠藻结皮6类典型生物结皮为对象,分析不同类型生物结皮土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量学特征,研究不同类型生物结皮对土壤养分的影响.结果表明:不同类型生物结皮土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P差异显著;生物结皮层C、N、P、C/N、C/P、N/P均显著高于0~10 cm土层土壤.6类生物结皮土壤C、N含量均随土层加深而下降,P含量受土层深度影响较小.对于生物结皮层,藓结皮C、N、P含量分别为27.07、2.42、0.67 g·kg^-1,显著高于其他类型生物结皮.念珠藻结皮的0~2 cm土层土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P显著高于其他类型生物结皮.     

铜陵铜尾矿废弃地生物土壤结皮中的蓝藻多样性

生物土壤结皮是生态系统原生演替过程中的一个早期阶段,在铜陵铜尾矿废弃地自然生态恢复过程中生物土壤结皮在尾矿废弃地表面广泛分布.以生长在铜陵杨山冲和铜官山2处铜尾矿废弃地的生物土壤结皮为研究对象,运用常规培养方法和变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)对不同群落生物土壤结皮中的蓝藻多样性及优势类群进行研究.结果表明2种研究方法所获得的蓝藻种类组成具有明显差异.显微观察结果表明常规培养试验中主要蓝藻类群为微囊藻属(Microcystis)、色球藻属(Chroococcus)、颤藻属(Oscillatoria)、念珠藻属(Nostoc)和浮鞘丝藻属(Planktolyngbya),其中优势种类主要为铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、断裂颤藻(Oscillatoria fracta)和细浮鞘丝藻(Planktolyngbya subtilis);提取样品中微生物总DNA,对蓝藻16SrRNA进行PCR-DGGE分析,回收DGGE图谱中24个条带进行测序分析,结果显示,所有序列与GenBank数据库中的近缘蓝藻的相似性系数均在93％以上,其中优势蓝藻类群主要隶属于微鞘藻属(Microcoleus)和细鞘丝藻属(Leptolyngbya),裸地(YL)处和木贼群落下尾矿表面(YM)的生物土壤结皮中优势蓝藻类群主要为微鞘藻属,而黄色真藓-藻类混合结皮(YT)和白茅群落( YB,TG)下的生物土壤结皮中的优势类群主要隶属于细鞘丝藻属.     

西沙群岛永乐环礁琛科2井的珊瑚藻组成及其水深指示意义

本文对中国南海西沙群岛琛科2井中新世以来的珊瑚藻组成进行了初步研究,共识别出3科4亚科11属,包括石叶藻亚科石叶藻属(Lithophyllum)和蟹手藻属(Amphiroa);宽珊藻亚科似绵藻属(Spongites)、新角石藻属(Neogoniolithon)和石孔藻属(Lithoporella);珊瑚藻亚科让氏藻属(Jania)和珊瑚藻属(Corallina),无节珊瑚藻亚科中叶藻属(Mesophyllum)、奇石藻属(Aethesolithon)和石枝藻属(Lithothamnion);孢石藻亚科孢石藻属(Sporolithon)。并得出以下认识:(1)珊瑚藻类群,指示浅水环境;无节珊瑚藻类群,指示深水环境;宽珊藻类群,指示最浅水环境;石叶藻类群,指示浅水环境。(2)琛科2井自下而上分为7个组合:让氏藻属-珊瑚藻属-石孔藻属组合;奇石藻属组合;中叶藻属-石枝藻属组合;似绵藻属组合;石枝藻属组合;中叶藻属-石叶藻属组合;石孔藻属-石叶藻属组合。(3)878.21 m的珊瑚礁碳酸盐岩心,以309.00-312.00 m为界,分为两个大沉积旋回。第一个沉积旋回珊瑚藻组合经历了具关节的珊瑚藻属-让氏藻属-石孔藻属组合,奇石藻属组合,石枝藻属-中叶藻属组合,似绵藻属组合的变化,反映了水体由浅加深,到最后又变浅的过程;第二个沉积旋回珊瑚藻组合出现了似绵藻藻属组合,石枝藻组合,中叶藻属-石叶藻属-石孔藻属组合,石叶藻属组合的变化,反映了水体由浅加深再变浅的珊瑚藻组合的相应变化。     

金沙江上段浮游藻类和着生藻类群落格局及其与环境因子的关系比较研究

比较河流浮游藻类和着生藻类群落的时空格局及其与环境因子关系的差异,有助于了解两类藻的区别与联系。然而,目前这方面的研究还不多。基于2019年秋季和2020年夏季金沙江上段干流17个样点藻类及水体理化指标的调查数据,分析了不同季节浮游藻类和着生藻类群落结构及其主要环境驱动因子,比较了两类藻的多样性格局及其与环境关系的异同。结果发现,调查河段的浮游藻类和着生藻类均以硅藻为主,其中浮游藻类以极小曲壳藻(Achnanthes minutissima)、钝脆杆藻(Fragilaria capucina)、适中舟形藻(Navicula accomoda)为主要优势种,着生藻类以极小曲壳藻(Achnanthes minutissima)、扁圆卵形藻(Cocconeis placentula)、橄榄绿色异极藻(Gomphonema olivaceum)为主要优势种。浮游藻类和着生藻类秋季平均密度分别为:2.41×10~5个/L、9.43×10~3个/cm~2,均明显高于夏季的平均密度(4.84×10~4个/L、4.84×10~3个/cm~2)。两类藻的群落格局表现出明显的季节变化,但只有着生藻分类单元...     

纤毛虫与藻类共生关系的研究现状与展望

纤毛虫与藻类的共生关系在水体环境中广泛存在并有着重要的生态功能。文章回顾了国内外纤毛虫与藻类共生研究的发展历程,主要介绍了纤毛虫与藻类共生的生态功能,以及显微观察与分子生物学技术在纤毛虫与藻类共生研究中的应用;阐述了包括草履虫与小球藻共生关系建立的4个过程及其互作机制、红色中缢虫与隐藻的共生关系、宿主与共生体之间的互作等内容;提出了纤毛虫与藻类共生研究中亟待解决的科学问题,包括草履虫食物泡膜(digestive vacuole, DV)与围藻膜(perialgal vacuole, PV)发挥作用的分子机制、红色中缢虫与隐藻共生关系的建立过程、红色中缢虫在共生过程中的功能作用等,并展望未来的研究方向。     

微藻种质资源库——藻类科学研究和产业发展的重要平台

微藻是指一类形态微小,能够进行光合作用,以单细胞或简单多细胞形式存在的藻类。作为一类重要的生物资源,活体微藻的保藏和共享服务是开展藻类科学研究和藻类产业发展的必要平台和基础。坐落于中国科学院水生生物研究所的淡水藻种库(FACHB-Collection)正式成立于1973年, 1996年作为创会成员加入中国科学院典型培养物保藏委员会; 2019年成为国家水生生物种质资源库的核心成员。该库保藏逾3400株微藻,隶属于9门169属。年均为国内外用户提供2500株藻株,并提供藻种鉴定、分离纯化和培养技术等方面的服务和咨询。文章回顾了国际微藻种质资源库的发展历史和现状,介绍了国内微藻种质资源保藏情况,着重介绍国家水生生物种质资源库——淡水藻种库在库藏藻株多样性、共享服务、藻株无菌化、超低温保藏技术及优良品种选育与应用等方面的进展,瞄准提升我国在藻类学研究和藻类产业研发的竞争力,提出了藻种资源库未来发展的建议。     

青草沙水库直链藻种群特征及其对环境因子的响应

2013年对青草沙浮游植物进行了采样调查,重点分析直链藻的种群生态学特征及其与理化、生物因子的关系。共鉴定出直链藻4种,分别是颗粒直链藻(Aulacoseira granulate)、颗粒直链藻极狭变种(var.angustissima)、颗粒直链藻极狭变种螺旋变型(var.angustissima f.spiralis)和模糊直链藻(Aulacoseira ambigua)。直链藻生物密度的年均值为(158.804±215.996)×10~4 cell/L,占总藻类生物密度的21.65%:其中颗粒直链藻原变种及其极狭变种在本年占据明显的优势地位。直链藻总密度的3个峰值分别出现在3月、5月、8月,较为稳定的水体和适宜的水温是其生长繁殖的重要条件。冗余分析(RDA)、Pearson相关性分析、线性拟合方法显示水温、浊度、总氮、总磷以及某些藻类、轮虫、枝角类和桡足类是影响直链藻种群特征的主要因子。     

贵阳市天河潭褐角苔Folioceros fuciformis中藻类分布及附生藻类的多样性研究

采用BG-11培养基在12 h/d的光照,温度在25~28℃的环境下,对天河潭褐角苔植物的附生藻类进行平板组织培养,培养出来的藻类,经鉴定,附生在植物体中的主要是念珠藻属、鱼腥藻属及隐球藻。生长在该植物体周边的藻类比较多,例如小球藻属、栅藻属、游丝藻属、卵囊藻属、蹄形藻属以及颤藻属等。其中角苔植物配子体附生的隐球藻属是前人没有报道过的。对采集的标本进行冲洗,在解剖镜观察在褐角苔配子体上藻类分布规律,藻类分布在配子体距边缘0.5~2 mm处。     

蓝藻中天然蓝色基团快速提取方法

蓝藻是一种原核生物,可以进行释氧光合作用,并利用藻胆体作为光合作用的捕光天线复合体。藻蓝蛋白是一种组成藻胆体的色素蛋白,在冰淇淋等食品中被用作天然蓝色着色剂。藻蓝素(Phycocyanobilin,PCB)是蓝藻中的一种天然蓝色发色基团。PCB有望被用作食品着色剂和具有抗炎、抗氧化作用的药物。PCB作为光开关的发色基团,在合成生物学中控制生物功能。PCB与藻蓝蛋白共价结合,藻蓝蛋白是光合天线蛋白的一种成分,其提取需要专业技术、耗时的程序和/或昂贵的试剂。