中國水華藍(lán)藻新記錄種——卵孢金孢藻(Chrysosporum ovalisporum)的生理生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、全球性氣候變暖和水體富營養(yǎng)化為藍(lán)藻水華的頻繁爆發(fā)和有毒有害藍(lán)藻物種的全球擴(kuò)散提供了基礎(chǔ)條件；藍(lán)藻水華和藍(lán)藻入侵等生態(tài)問題也越來越受到生態(tài)學(xué)家們的關(guān)注。然而，有關(guān)入侵藍(lán)藻的生理生態(tài)學(xué)研究方面的報(bào)道總體相對(duì)較少，尤其是入侵藍(lán)藻在“新領(lǐng)地”中的生態(tài)競爭策略和生理響應(yīng)方面的研究仍鮮有報(bào)道。本文以上海臨港地區(qū)景觀水體中發(fā)現(xiàn)的未知新記錄水華藍(lán)藻為核心研究對(duì)象，以原位研究結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)其分類學(xué)特征、生活史、化感競爭策略、對(duì)高營養(yǎng)鹽添加的響應(yīng)、

2、對(duì)浮游動(dòng)物群落的影響，以及對(duì)陸生菊科植物化感作用的生理生態(tài)響應(yīng)等方面進(jìn)行了研究，以期為我國水華藍(lán)藻生物學(xué)的基礎(chǔ)研究積累資料，為入侵水華藍(lán)藻的水資源生態(tài)管理提供指導(dǎo)依據(jù)。
　　具體研究內(nèi)容如下：
　　1.對(duì)上海滴水湖附近景觀水體（隸屬于國家海洋局東海計(jì)量中心，下稱“東海池塘”）中的未知水華藍(lán)藻進(jìn)行分離和純化，獲得4株純化藻株；通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等手段對(duì)其形態(tài)特征和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察；通過測定16S rRNA基

3、因序列對(duì)其分子生物學(xué)特性進(jìn)行了解，結(jié)果表明，該物種為中國水華藍(lán)藻新記錄種——卵孢金孢藻。另外，通過cyr基因簇的擴(kuò)增和測序，以及使用液相-質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)其孢外濾液進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)該地理種群可產(chǎn)生擬柱胞藻毒素（CYN）。
　　2.野外調(diào)查及室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，在東海池塘中影響卵孢金孢藻關(guān)鍵性環(huán)境因子為水溫，而并非營養(yǎng)鹽。該物種在夏初水溫達(dá)到20℃時(shí)在水柱中出現(xiàn)，之后以藻殖段方式繁殖；在水溫27-32℃時(shí)，僅少量細(xì)胞分化成厚壁孢子（<0.5％

4、）；秋季水溫低于27℃時(shí)，將誘發(fā)孢子大量出現(xiàn)；水溫在21-27℃之間時(shí)，孢子分化率較高，24℃可能為野外生境產(chǎn)生孢子最佳溫度；當(dāng)水溫低于15℃，藻絲生物量極低，不形成孢子。地理分布分析表明，該物種起源于歐洲較溫暖的地區(qū)（地中海周邊湖、庫水體），近年來在全球范圍內(nèi)擴(kuò)散趨勢明顯增強(qiáng)。
　　3.通過野外觀察和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該物種可通過釋放代謝產(chǎn)物，對(duì)同水域的片狀微囊藻的生長、光合作用活力、細(xì)胞酶活力等形成化感抑制效應(yīng)，從而取得競爭優(yōu)

5、勢；但該競爭策略與水溫密切相關(guān)，夏季高溫時(shí)，適宜該物種生長，化感效應(yīng)明顯；秋季低溫時(shí)，自身生長受到溫度限制，化感作用消失。
　　4.為摸清卵孢金孢在營養(yǎng)鹽持續(xù)增加的條件或超富營養(yǎng)的條件下，是否會(huì)保持其優(yōu)勢地位，采用100L體積的大桶（39個(gè)）進(jìn)行不同濃度N、P添加實(shí)驗(yàn)，以觀察超富營養(yǎng)狀態(tài)下卵孢金孢藻豐度及浮游植物群落的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高濃度營養(yǎng)鹽添加（加N或加P）均可促進(jìn)卵孢金孢藻和綠藻生物量的增加；尤其是N& P組的增加趨勢

6、顯著高于僅添加N或僅添加P組；但卵孢金孢藻的相對(duì)豐度卻隨添加濃度的增加而降低。小粒徑的綠藻（空星藻屬（Coelastrum spp.）、小球藻屬（Chlorella spp.）、四角藻屬（Tetraedron spp.）、柵藻屬（Scenedesmus spp.））的生物增加趨勢顯著高于絲狀的卵孢金孢藻，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，小型綠藻占絕對(duì)優(yōu)勢，說明在高營養(yǎng)條件下小粒徑藻類更易取得競爭優(yōu)勢，綠藻占絕對(duì)據(jù)優(yōu)勢也可能成為小型超富營養(yǎng)水體中浮游植物群落

7、演替的格局之一。
　　5.為探究卵孢金孢藻對(duì)浮游動(dòng)物的影響，以及后者對(duì)前者的響應(yīng)，本文對(duì)野外浮游動(dòng)物和環(huán)境因子高頻采樣數(shù)據(jù)（每周一次）進(jìn)行RDA和Fitting分析，結(jié)果表明：卵孢金孢藻是影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性因子，可對(duì)后者的豐度和多樣性產(chǎn)生影響。指示種閾值分析（TITAN）表明，當(dāng)卵孢金孢藻生物量達(dá)到19.370mg L-1時(shí)將引起浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變化；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隆腺溞（ Daphnia carinata）、鐘蟲

8、屬一種（ Vorticella sp.）、奧埃奧腔輪蟲（ Lecane ohioensis）、梨形四膜蟲（Tetrarhymena pyriformis）、長肢秀體溞（Diaphanosoma leuchtenbergianum）、廣布多肢輪蟲（Polyarthra vulgaris）和橈足幼體（Copepodite）等7種浮游動(dòng)物種群的變化可作為水體中卵孢金孢藻豐度增高的指示物種。
　　6.為尋求新型生態(tài)控藻方法，以植物化感作用

9、為理論基礎(chǔ)，研究了陸生菊科植物蟛蜞菊對(duì)卵孢金孢藻的化感抑制作用。實(shí)驗(yàn)表明：低濃度蟛蜞菊浸出液能促進(jìn)卵孢金孢藻生長；而中、高濃度的浸出液可影響或破壞卵孢金孢藻細(xì)胞內(nèi)的類囊體、羧基體、氣囊等超微結(jié)構(gòu)，抑制葉綠素、藻藍(lán)蛋白等光合色素的合成，抑制光合系統(tǒng)Ⅱ的效率，并造成藻細(xì)胞斷裂、溶解，從而抑制藻類生長或造成藻細(xì)胞死亡。非線性擬合分析表明，暴露24h、48h、72h和144h后，蟛蜞菊浸出液對(duì)卵孢金孢藻光合活力抑制的半致死濃度（LD50）分別為