球形棕囊藻的生长、囊体形态以及囊体细胞的分布

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)是中国近海海区常见有害藻华原因种, 其异型生活史中包含单细胞和球形囊体两种形态。游离单细胞直径一般为几微米, 囊体最大直径可达3 cm, 巨大的体积可能导致囊体具有特殊的结构和细胞分布。以球形棕囊藻汕头株为研究对象, 测定了囊体直径、囊体细胞丰度和游离单细胞丰度, 并探讨球形棕囊藻囊体形态与细胞分布的关系。研究结果表明, 囊体形态在其异型生活史中占优势, 囊体对生物量的贡献介于38%–95%之间, 在对数生长期的后期和稳定期, 囊体细胞与单细胞相比占绝对优势。囊体细胞数量与囊体直径的对数呈线性相关, 回归线斜率为1.34, 该值显著低于世界海区其它球形棕囊藻株系的研究结果, 表明汕头株单位囊体表面上分布的细胞数更少。中国海区的球形棕囊藻囊体结构和细胞分布与其它株系不同, 在爆发球形棕囊藻的海区, 巨大的囊体能够有效地抵御摄食, 可能对区域海洋食物链结构和功能有重要影响。     

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。     

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。     

摄食信息对球形棕囊藻和布氏双尾藻竞争结果的影响

浮游动物的摄食信息能增大棕囊藻囊体体积,囊体形成被认为是棕囊藻的诱导性防御机制。利用桡足类火腿伪镖水蚤和异养甲藻海洋尖尾藻释放的摄食信息,研究了诱导性防御对球形棕囊藻和布氏双尾藻的竞争的影响。结果表明,球形棕囊藻接收了火腿伪镖水蚤和海洋尖尾藻释放的摄食信息之后形成更大的囊体。防御启动后的球形棕囊藻比未接收摄食信息的球形棕囊藻更快地形成囊体,且囊体维持的时间更长。对照组和火腿伪镖水蚤摄食信息诱导的球形棕囊藻的生物体积比布氏双尾藻更高,且球形棕囊藻在竞争中占优势;而海洋尖尾藻摄食信息诱导的球形棕囊藻生物体积低于布氏双尾藻,且球形棕囊藻相对布氏双尾藻的竞争力下降。微型浮游动物海洋尖尾藻摄食信息导致球形棕囊藻相对硅藻布氏双尾藻的竞争力的下降,有利于解释硅藻先于棕囊藻发生藻华。     

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。     

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。       

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.     

涠洲岛海域球形棕囊藻藻华过程中营养盐及浮游植物群落组成分析

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)是近年来北部湾常见的有害藻华原因种,涠洲岛海域作为广西沿海藻华的高发区之一,目前仍缺乏关于该海域球形棕囊藻藻华过程的相关研究。为探究涠洲岛海域球形棕囊藻藻华过程中营养盐的状况及藻华的发生对浮游植物群落组成的影响,对2017年3月下旬涠洲岛周边发生的球形棕囊藻藻华区域进行取样调查。结果表明,藻华期间水体中溶解有机磷含量与细胞及囊体密度呈显著正相关。本次藻华主要受水体中溶解态无机氮含量影响,多个调查站点的无机氮/无机磷(DIN/DIP)<10,且硅酸盐/无机氮(SiO₃^2–/DIN)>1,表明这些站点存在氮限制现象,而氮限制可能是本次藻华消亡的主要因素。调查区域共鉴定出浮游植物4门58种,球形棕囊藻细胞密度最高可达1.04×10⁸ cells/L,占浮游植物总细胞密度的98.28%。球形棕囊藻细胞密度与物种多样性指数存在显著的负相关关系。在营养缺乏条件下,有利于球形棕囊藻成囊的链状硅藻种类具有相对较大的细胞密度。     

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。     

球形棕囊藻对五种水生动物的急性毒性作用

利用室内半静水法研究球形棕囊藻培养液、藻细胞悬浮液、去藻细胞滤液、藻细胞内容物、藻细胞碎片以及溶血毒素粗提物对卤虫(Artemia sinica)、褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)、蒙古裸腹潘(Moina mongolia)、赤点石斑鱼幼鱼(Epinephelus akaara)和南美白对虾(Penaeus vannamei)5种水生动物的影响,并对其致毒途径进行分析.结果表明,与对照相比,培养液、藻细胞悬浮液处理卤虫,其运动速度下降,培养液、藻细胞悬浮液与毒素粗提物处理轮虫72 h,存活率显著降低(P＜0.05),卤虫、轮虫消化道中充满藻细胞,提示摄食球形棕囊藻可能是引起卤虫、轮虫中毒的主要途径.培养液、滤液和藻细胞内容物对赤点石斑鱼幼鱼均有显著的致死作用,而藻细胞碎片和溶血毒素粗提物对幼鱼的存活无明显影响,表明球形棕囊藻细胞表面并不存在毒性物质,球形棕囊藻可能会分泌有毒物质进入水体,进而影响鱼类的生长.培养液、藻细胞悬浮液、去藻细胞滤液、毒素粗提物处理蒙古裸腹溞72 h虽有死亡,但存活率与对照无显著差异;南美白对虾的情况与蒙古裸腹溞类似,表明球形棕囊藻及相关组分对蒙古裸腹溞和对虾的影响较小.这些结果表明,球形棕囊藻对不同生物的毒害作用不同;摄食和分泌有毒、有害物是球形棕囊藻引致生物中毒的主要途径;除了溶血毒素以外,球形棕囊藻还可能产生其他鱼毒性物质.     

油茶子叶体细胞胚形成的细胞学观察

以油茶子叶块为外植体,在附加2.0mg·L-1 2,4-D和1.0mg·L-1KT的MS培养基上进行培养,观察诱导产生的体细胞胚性愈伤组织细胞学结构.结果表明:油茶体细胞胚可直接起源于表皮或近表皮的单细胞原胚或者多细胞团.其中,单细胞原胚先分裂形成二细胞原胚,二细胞原胚再进一步分裂后聚集形成多细胞团,最终经过球形胚、梨形胚、心形胚发育形成一个完整的体细胞胚.     

硝酸盐对球形棕囊藻生长和硝酸还原酶活性的影响

以我国南海海域分离的赤潮原因种——球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)为材料, 研究了不同硝酸盐浓度下藻细胞生长及硝酸还原酶活性的变化。当培养基中不含硝酸盐时, 藻细胞内硝酸还原酶的活性保持在非常低的水平, 藻细胞的生长受到限制, 不能形成正常的生长曲线: 当培养基中硝酸盐浓度为3.62 mmol.L-1时, 藻细胞的硝酸还原酶活性和比生长速率达到最大。在含有硝酸盐的培养基中, 接种培养后第9天藻细胞硝酸还原酶活性达到最大值, 并且在4种不同硝酸盐浓度下, 藻细胞硝酸还原酶活性的差异性达到极显著水平(P<0.01)。在接种培养第16天藻细胞密度达到最大值, 并且4种不同硝酸盐浓度培养的藻细胞密度之间的差异性也达到极显著水平(P<0.01)。实验结果表明, 在培养基中添加不同浓度的硝酸盐, 对球形棕囊藻细胞硝酸还原酶的活性和藻细胞的生长有极显著的影响, 含有较高硝酸盐的富营养化海域有利于球形棕囊藻细胞的持续生长。     

硝酸盐对球形棕囊藻生长和硝酸还原酶活性的影响

以我国南海海域分离的赤潮原因种——球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa)为材料,研究了不同硝酸盐浓度下藻细胞生长及硝酸还原酶活性的变化。当培养基中不含硝酸盐时,藻细胞内硝酸还原酶的活性保持在非常低的水平,藻细胞的生长受到限制,不能形成正常的生长曲线:当培养基中硝酸盐浓度为3.62μmol.L-1时,藻细胞的硝酸还原酶活性和比生长速率达到最大。在含有硝酸盐的培养基中,接种培养后第9天藻细胞硝酸还原酶活性达到最大值,并且在4种不同硝酸盐浓度下,藻细胞硝酸还原酶活性的差异性达到极显著水平(P<0.01)。在接种培养第16天藻细胞密度达到最大值,并且4种不同硝酸盐浓度培养的藻细胞密度之间的差异性也达到极显著水平(P<0.01)。实验结果表明,在培养基中添加不同浓度的硝酸盐,对球形棕囊藻细胞硝酸还原酶的活性和藻细胞的生长有极显著的影响,含有较高硝酸盐的富营养化海域有利于球形棕囊藻细胞的持续生长。     

红树植物秋茄叶片水提物的抑藻效应

通过藻细胞密度的测定,探讨了不同浓度(0.5、1.0和2.0g·L-1)红树植物秋茄(Kandelia candel)新鲜叶片水提物对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)和赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)的化感抑制效应,研究了高温处理对秋茄提取物化感作用的影响.结果表明:秋茄叶片提取物对两种赤潮藻均具有显著的化感抑制作用,不同浓度提取物化感作用强度不同;5 d内,浓度为2.0g·L-1秋茄叶片提取物对球形棕囊藻和赤潮异弯藻的最大抑制率分别为91.6％和77.0％;球形棕囊藻和赤潮异弯藻对红树植物秋茄提取物的敏感性不同,提取物对球形棕囊藻的抑制效果要优于赤潮异弯藻;经高温处理后,秋茄提取物抑藻效果显著降低(P＜0.05);秋茄叶片水提物影响藻细胞膜结构,使藻细胞体积增大、细胞破裂.     

球形棕囊藻赤潮消亡过程环境因子变化及其消亡原因

针对2014年2月北部湾近岸海域的2次球形棕囊藻赤潮,分析了球形棕囊藻赤潮消亡过程的环境变化,探讨了球形棕囊藻赤潮消亡的原因。结果表明:棕囊藻赤潮发生期各站点球形棕囊藻的胶质囊泡密度为200~3000个·m-3,细胞密度为1.8×107~1.5×108cells·L-1,而赤潮消亡期各站点球形棕囊藻的胶质囊泡密度为1~200个·m-3,细胞密度为1.0×106~8.3×107cells·L-1,监测期间胶质囊泡和细胞密度呈下降趋势,赤潮逐步消亡;赤潮消亡时主要环境因子变化特征显著,水温、p H值、DO及COD含量呈下降趋势,活性磷酸盐及部分站点无机氮浓度较低,氮磷比呈上升趋势;温度降低、盐度升高和磷酸盐的限制影响球形棕囊藻的生长繁殖,很可能是直接导致球形棕囊藻赤潮消亡的主要原因。本研究为今后球形棕囊藻赤潮的预警和治理提供重要依据。     

营养胁迫下球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)的生长行为及溶血活性

近年来,我国广东沿海连续出现大面积球形棕囊藻(Phaeocystis globosaScherffel)赤潮,产生溶血毒素等有害物质,给当地的海洋养殖业造成重大的经济损失。研究不同的生长时期及半连续培养时不同营养盐胁迫下,球形棕囊藻溶血毒素的产生行为。结果显示,批量培养的球形棕囊藻处于生长平稳期末时,溶血活性最大((21±1)units/L);半连续培养时,营养盐限制对球形棕囊藻的生长有明显的抑制作用,其中Fe3 及N盐限制影响最为明显。同时,营养盐限制也可促进棕囊藻溶血毒素的合成,其中Fe3 和-Mn2 的限制性时球形棕囊藻溶血活性显著增强。这些结果表明,球形棕囊藻溶血毒素的产生与藻细胞的生长可能受不同机制的调节,溶血毒素的合成可能是环境胁迫下棕囊藻维持生存的一种策略。     

基于叶绿素荧光研究球形棕囊藻在富磷条件下的生长特性

棕囊藻属于定鞭藻纲、定鞭藻目,广泛分布在不同海洋生态环境中。有报道指出,棕囊藻时常在北太平洋温带港湾、挪威海、北海、英吉利海峡及南极海域等地方引发的大规模有害赤潮。近年来,我国东海海域和南海粤东海域均发生较大面积的棕囊藻赤潮,给当地的水产养殖业带来了严重的影响。除此之外,棕囊藻具有特殊的生理机制,可以产生二甲基硫化物(DMS),对整个海域的气候状况,酸雨酸雾的形成以及全球硫循环都有重要的意义。本文以球形棕囊藻为研究材料,设置3组较高的磷浓度处理(5mg·L^-1、10mg·L^-1和20mg·L^-1),利用细胞记数和叶绿素荧光测定等方法研究了该藻在不同富磷浓度下的生长情况。结果显示,不同磷浓度下的藻体荧光值变化均呈现"S"型曲线,表明藻细胞的生长经历缓慢期,快速期和平缓期3个阶段;同时,试验所设置的磷浓度对球形棕囊藻的叶绿素荧光值有一定的影响,其中在5mg·L^-1磷浓度下的藻体荧光值最低,在第7天只有802μg·L^-1,而在10mg·L^-1和20mg·L^-1磷浓度下的藻体荧光值较高,在第7天分别达到836μg·L^-1和850μg·L^-1,表明磷营养可以促进藻细胞的生长增殖,但在较高磷浓度下,这种促进作用不明显。结果还显示,较低浓度的磷(5mg·L^-1)减缓与限制了藻细胞的生长,在5mg·L^-1磷浓度下的藻最大特定比生长速率和细胞密度分别只有0.704d^-1和190cells·mL^-1。相对而言,20mg·L^-1磷浓度下的藻最大特定比生长速率和细胞密度最高,分别达到了0.771d^-1和250cells·mL^-1。研究结果揭示,水体中的磷营养浓度的变化是导致藻细胞大量增殖的一个主要的外在因素,而利用叶绿素荧光来测定藻细胞生长是一种快速、简便和可靠的方法,在今后有害水华监测过程中应该多加利用,以更及时、准确地预测预报有害水华的发生,降低其对经济、环境和社会造成的潜在危害。     

栓皮栎体细胞胚胎发生的细胞组织学观察

以栓皮栎未成熟合子胚为外植体,在添加0.25mg/L 2,4-D和0.5mg/L 6-BA的MS培养基上6周可诱导产生2种类型的胚性愈伤组织,一种表面具光泽、白色;另一种表面光滑湿润具光泽,色泽淡黄或无色透明。组织切片表明,胚性愈伤组织的细胞体积小,细胞核大,细胞质浓,细胞排列紧密;非胚性愈伤组织细胞的体积大,细胞核小,细胞质稀薄。胚性细胞团培养在不含激素的培养基上可诱导产生体细胞胚。体细胞胚直接起源于胚性细胞团表皮或近表皮的单细胞,经历与合子胚相似的球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚发育阶段。所有发育时期的体细胞胚的胚轴、子叶均产生次生体胚,它们起源于细胞质较浓的表皮单细胞。