藻源有机质对近海沉积物微生物群落结构影响

为研究赤潮产生的藻源有机质(AOM)对近海沉积物中微生物群落结构的影响,利用宏基因组学分析探究AOM对沉积物细菌和真菌结构的影响.结果表明,AOM降低了细菌和真菌的α多样性,并改变了细菌和真菌群落的β多样性.此外,AOM能够改变细菌和真菌的组成,微生物相对丰度在不同处理中呈现显著的时间异质性.AOM的存在能够改变细菌和真菌的种间关系,增强参与AOM分解代谢微生物之间的联系,并最终导致细菌和真菌共生模式的改变.

一株溶藻菌 Zobellella sp. B307对太平洋亚历山大藻的溶藻特性及作用机制研究

为研究溶藻菌对赤潮甲藻的作用机制,本文从胶州湾沉积物中分离得到的一株耐盐菌株Zobellella sp.B307,并研究了该菌株对太平洋亚历山大藻(Alexandrium pacificum)的抑制效果,从细胞结构、生理水平和分子水平探究了该菌株的抑藻途径及作用机制。结果表明,该菌株的抑藻途径为分泌胞外活性物质的间接溶藻,72 h的溶藻率高达91%。溶藻过程中藻细胞壁破损,叶绿素a和总蛋白含量显著下降,藻细胞的活性氧(ROS)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著高于对照组,这表明溶藻物质对藻细胞造成的强烈氧化损伤是导致其死亡的直接原因。热休克蛋白基因(HSP)表达量显著上调,说明溶藻物质激发藻细胞产生的ROS在激活抗氧化系统的同时诱导产生HSP70,二者联合清除ROS以减缓藻细胞受应激损伤的程度;A.pacificum的网格蛋白基因(Clathrin)表达量显著上调,表示由网格蛋白介导的胞吞作用明显增强,进而说明为减轻光合营养功能受损造成的影响,藻细胞的异养功能增强。本研究结果有助于诠释菌藻关系,更为探究赤潮治理的生物方法提供重要的理论支持和实践指导。

黏土组合芽孢杆菌Ba3控制赤潮甲藻研究

基于细菌溶藻和黏土吸附的特性,探索了溶藻菌Ba3与黏土组合控藻技术。正交实验确定了投加量为1.0%Ba3无菌滤液和100 mg·L^(-1)黏土为最佳组合,该组合技术在24 h内对米氏凯伦藻的溶藻率达到94.0%。分别对比了单独投加无菌滤液、黏土、黏土+Ba3无菌滤液、黏土+PAC、黏土+H_(2)O_(2)的控藻效果。结果显示,黏土+PAC、黏土+H_(2)O_(2)组合在12 h后出现了藻密度“回弹”现象,黏土+Ba3无菌滤液在48 h后的溶藻效果达到95%以上显著高于其他组合,检测试验前后叶绿素a浓度的变化,进一步验证了Ba3无菌滤液组合黏土的高效控藻效果,有望在赤潮甲藻控制中应用推广。

短凯伦藻高效溶藻菌Pseudoalteromonas shioyasakiensis SE3的分离、鉴定及溶藻作用研究

微生物防控法以其生态调控功能和环境友好特征成为赤潮治理领域备受关注的一种方法。从短凯伦藻(Karenia brevis)藻际微生物中筛选出一株高效溶藻菌,研究了其对短凯伦藻的溶藻特性、溶藻作用方式及机制。经16S rDNA鉴定,该溶藻菌属于假交替单胞菌属细菌Pseudoalteromonas shioyasakiensis SE3。结果表明,菌株SE3的溶藻效果不受细菌生长阶段的影响,主要受细菌数量的影响,当细菌密度为1.2×107 cells/mL时,在6 h即能达到100%的溶藻率。基于扫描与透射电镜等研究发现,菌株SE3主要以与藻细胞直接接触的作用方式溶藻,菌株SE3首先破坏短凯伦藻膜结构,侵入藻细胞内部,导致藻细胞的死亡。上述研究结果为利用藻际细菌防控赤潮提供了重要参考。

塔玛亚历山大藻对重金属铜的生理响应

针对铜离子(Cu^(2+))污染海洋环境中塔玛亚历山大藻作为优势种广泛分布的现状,本研究以塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为研究对象,深入探究了不同铜离子(Cu^(2+))浓度(0、20、40、80和160 nmol/L)培养下塔玛亚历山大藻生长、叶绿素、光合作用以及抗氧化系统的变化,揭示了塔玛亚历山大藻对Cu^(2+)的生理响应机制。实验结果表明,塔玛亚历山大藻生长和光合作用的最适Cu^(2+)浓度为40 nmol/L。低于此浓度,塔玛亚历山大藻的生长和光合作用受到轻微抑制。而高浓度Cu^(2+)(80和160 nmol/L)处理下,在培养前5 d内会导致藻的生理机能严重受损,生长受到抑制,光合能力下降,活性氧含量增加,抗氧化酶活性和抗氧化剂含量增加;培养5 d后,塔玛亚历山大藻的生长速度和叶绿素含量逐渐增加,光合能力逐渐增强。这表明高浓度Cu^(2+)胁迫在初期(短期内)会诱导藻体内抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的升高,从而增强其对Cu^(2+)的耐受性,随着Cu^(2+)的消耗和玛亚历山大藻对环境的逐渐适应,该藻的生长和光合作用恢复正常生长。综上所述,塔玛亚历山大藻对高浓度Cu^(2+)胁迫具有一定的耐受性,这增加了该藻在Cu^(2+)污染的环境中的竞争力。

尿素合铁改性粘土:一种多元控制赤潮的新型矿物复合材料

赤潮暴发不仅会导致水体中积聚过量微藻细胞,还常常伴随出现氮磷等富营养化污染因子超标的问题。随着生态环境治理要求的提升,有害赤潮治理不仅需要高效除藻来控制灾害,还需要同时净化水体中的其他污染物质,对受污染水环境进行综合治理。该研究面向有害赤潮综合治理需求,以现有改性粘土法为基础,探究了在粘土中引入尿素合铁材料制备功能性赤潮治理材料的方法可行性,实验测试了新制备尿素合铁改性粘土(ferric carbamide complex-modified clay,FMC)的除藻降磷效果,分析了控制FMC性能的关键制备条件。结果表明,原位表面合成法更适于功能性FMC的制备,该方法获得的FMC具有良好的稳定性,不仅除藻能力强、环境友好,还对水体中活性磷酸盐有良好消除效果,是一种多元治理赤潮的有效材料。尿素与铁离子比例R_(U-Fe)、尿素合铁与粘土的质量比R_(F-C)、反应温度、滴加速度、熟化时间等条件共同影响所制备FMC的除藻能力;借助正交实验法、以提升除藻率为目标获得了最佳制备条件,其中R_(U-Fe)为1:1.1、R_(F-C)为1:1、反应温度30℃、滴加速度1 mL/min、熟化时间1h。该条件下制得的FMC在0.2 g/L用量下3 h除藻率可达90%以上,同时可以去除水体中约84%的活性磷酸盐。该研究为有害赤潮综合治理中功能性改性粘土材料的制备提供了新思路。

红色赤潮藻对球形棕囊藻的化感作用研究

红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)和球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)都是近年来在我国近岸海域频繁引发赤潮的藻类。为了探索红色赤潮藻和球形棕囊藻之间是否存在化感作用及作用方式,本研究采用不同起始密度培养红色赤潮藻与球形棕囊藻,并将前者的完整细胞培养液、无细胞滤液、藻液超声破碎液分别与球形棕囊藻进行混合培养,分析红色赤潮藻对球形棕囊藻细胞生长的影响。结果显示,在红色赤潮藻细胞起始密度保持5×10^(5)cells/L的混合培养条件下,起始密度分别为5×10^(5)、1×10^(6)、2×10^(6)、1×10^(7)cells/L的球形棕囊藻生长均受到明显的抑制;无论是含有红色赤潮藻完整细胞的培养液,还是其无细胞滤液或藻液超声破碎液,均对球形棕囊藻的生长具有显著抑制作用(P<0.01),抑制强度由强至弱依次为完整细胞培养液、无细胞滤液和藻液超声破碎液;相反,球形棕囊藻的存在对红色赤潮藻细胞的生长无显著影响(P>0.05)。因此,红色赤潮藻具有抑制球形棕囊藻生长的化感作用,其化感物质主要分泌于细胞外。

锆基金属有机骨架复合材料用于海水中短裸甲藻毒素的固相萃取

短裸甲藻毒素(BTX-A)是由有害藻类短裸甲藻产生的次生代谢物,检测海水中的藻毒素可以预测赤潮的发生和增长。将BTX-A含量监测作为赤潮预警的因子之一可以有效提高赤潮预警的准确性,开发一种高效富集海水中BTX-A的样品前处理方法迫在眉睫。研究通过溶剂热法制备了具有较大比表面积(3109 m2/g)、对BTX-A有较强吸附作用的微米级Zr-MOFs复合材料(SiO_(2)@UiO-66),并将其作为固相萃取(SPE)填料,结合高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术,建立了一种检出限低(30 pg/mL)、线性范围宽(100~2000 pg/mL)、重复性良好(RSD≤85%,n=6)的海水中BTX-A的高灵敏检测方法。所建立的分析方法成功用于实际海水样品中BTX-A含量的分析和监测,结合福建省海洋与渔业局所发布的赤潮监测预警信息,可作为赤潮预警因子有效提高赤潮的监测和预警。

溶藻菌与改性黏土对中肋骨条藻去除效果及机理的比较研究

以中国近海典型赤潮藻中肋骨条藻为对象:比较研究了一株类芽孢杆菌属溶藻菌发酵制备的生物絮凝剂和改性黏土的除藻效果;通过扫描电镜观察、Zeta电位、叶绿素荧光特征、溶解性有机质(DOM)组成特征分析,探讨它们的除藻机理。结果表明,两种除藻方法对中肋骨条藻的去除效果高效,24 h去除率均超过94%,但除藻机理存在显著差异:改性黏土通过电中和作用迅速絮凝藻细胞,而溶藻菌则通过直接或间接的方式(如抑制藻类光合作用)裂解并杀死藻细胞。与改性黏土相比,溶藻菌在除藻过程中会产生溶解性微生物产物、类蛋白质和类富里酸等藻源DOM组分,但这些组分会随时间推移被溶藻菌降解或吸收。为应急性联合控藻技术的开发及在赤潮防治领域的应用提供了新思路。

基于色相角算法的珠江口赤潮遥感识别

为实现珠江口高分辨率赤潮遥感识别,科学支撑赤潮灾害防灾减灾工作,利用海洋一号C/D卫星搭载的海岸带成像仪高空间分辨率数据,在分析珠江口近岸浑浊水体、干净水体和赤潮水体遥感影像光谱特征基础上,通过计算水体色相角并结合目视解译识别珠江口赤潮。利用该方法成功识别2020年10月26日—11月6日在珠江口海域发生的双胞旋沟藻赤潮。利用色相角能够很好地识别出珠江口海域的赤潮;赤潮水体的色相角在58°~61°变化;该方法对形成初期的小范围赤潮、低密度赤潮和条带状赤潮具有很好的识别效果。

一株可降解膦酸酯东海原甲藻共生细菌的分离及其促藻效应

海洋中的膦酸酯(C-P键有机磷)是可供浮游植物利用的一种潜在磷源。甲藻自身无法直接利用膦酸酯,但是其共生细菌可将膦酸酯降解为磷酸盐,从而促进藻细胞的生长。然而,目前尚未有针对特定菌株的相关研究。本研究在2-氨基乙基膦酸(2-AEP)作为唯一磷源条件下对东海原甲藻进行培养,对其中的共生细菌进行分离纯化,初步得到5种细菌。基因组测序结果表明,其中一株尹氏菌属细菌Yooniasp.PD-AEP-1中存在两种C-P裂解酶途径。通过藻菌共培养实验对菌株功能进行验证,结果显示,将藻细胞处理至磷饥饿状态之后,同时加入2-AEP与PD-AEP-1悬液,与只加2-AEP或只加细菌悬液的条件相比,藻细胞生长速率和体系内磷酸盐浓度显著升高,同时碱性磷酸酶活性及非光化学淬灭值则明显降低,表明PD-AEP-1具备将2-AEP降解为磷酸盐的能力,进而缓解了东海原甲藻细胞的磷限制状态,有效促进了藻细胞的生长。该研究表明,东海原甲藻共生细菌在降解膦酸酯从而为藻细胞提供磷源方面扮演着一定角色,这一过程很可能有助于东海原甲藻赤潮的暴发,凸显了海洋生态系统中藻-菌相互作用的重要性。

2001—2020年天津近岸海域赤潮特征分析

文章通过对2001—2020年天津近岸海域发生的赤潮进行统计分析发现,近年来天津近岸海域赤潮发生呈现高频次小规模的特征。2012—2020年赤潮年度累计持续天数大体呈增加趋势,这主要是受DIP控制。夏季是赤潮高发期,尤其是6月和8月,单次赤潮过程持续时间较长。天津近岸海域赤潮肇事种主要是夜光藻、中肋骨条藻和尖刺伪菱形藻,这3种藻类在时间上有交替成为肇事种的特征,这主要与它们对水文环境的适应性相关。有毒赤潮主要集中在6—9月暴发,9月暴发的赤潮多为有毒赤潮,天津近岸海域有毒赤潮种多为多环旋沟藻和米氏凯伦藻。

三亚湾近岸海域浮游甲藻与水环境因子相关性研究

为了解三亚湾近岸海域浮游甲藻分布状况及其与水环境因子的关系,本研究分别于2022年枯水期(4月)、丰水期(7月)和平水期(11月)水采了三亚湾近岸海域浮游甲藻样品及水环境样品,并进行了研究与分析。样品分析结果显示,三亚湾近岸海域共鉴定出甲藻5目13科17属50种,按类群分类赤潮甲藻可分为25种,其中有毒赤潮甲藻占13种;3个水期共计优势甲藻10种,其中9种为赤潮甲藻,有毒赤潮甲藻占5种;枯水期、丰水期、平水期第一优势甲藻均为赤潮甲藻,分别为凯伦藻(Karenia sp.)、四齿多甲藻(Peridinium quadridentatum)和环状异帽藻(Heterocapsa circularisquama);同一站点不同水期水环境因子波动较小,空间上无机氮磷营养盐两端站点质量浓度高,中间站点质量浓度低。Spearman相关性分析表明,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N及NO_(2)^(-)-N是影响三亚湾近岸海域浮游甲藻群落结构的主要驱动因子。RDA分析结果显示,三亚湾近岸海域优势赤潮甲藻分布与水温、盐度、无机氮磷营养盐质量浓度相关性显著。总体而言,三亚湾近岸海域浮游甲藻尤其是优势赤潮甲藻,对无机氮磷营养盐响应最为密切。本研究调查结果可作为三亚湾浮游甲藻种类分布统计数据的补充,并为分析其与水环境因子的相关性、监测该海域甲藻赤潮风险程度提供基础资料。

上海近岸海域赤潮特征分析及其对海表温度变化的响应

本文对1980—2019年上海近岸海域发生的164次赤潮灾害事件进行统计和分析,并采用Spearman秩相关系数法对40年间上海近岸海域赤潮与海表温度变化之间的关联性进行研究。结果表明,上海近岸海域赤潮的发生具有明显的时间和区域特征:20世纪80年代—21世纪10年代,上海近岸海域赤潮发生次数呈现先增加后减少的趋势,年均赤潮面积呈波动式减小-增大-减小趋势;赤潮发生时间主要集中在4—8月,且高发区域主要位于嵊泗列岛附近海域。引发赤潮的生物种类具有年代际演变规律,夜光藻(Noctiluca scintillans)逐渐被中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)所取代,同时还不断有新的赤潮藻种出现。相关性分析结果表明,上海近岸海域赤潮发生次数与海温异常和海温暖异常天数均呈显著的正相关关系,即区域平均海表温度越高赤潮发生次数越多。本研究通过对上海近岸海域赤潮灾害的多年统计分析,结合赤潮发生与海温增暖的相关性,清晰地描述了该海域赤潮的时空变化特征,为上海赤潮预警预报和防灾减灾工作提供了一定的参考。

赤潮预报技术进展及在秦皇岛海域的应用前景

从预报实践的角度,介绍了海洋赤潮预报领域的研究进展和技术方法,总结了赤潮暴发预测方法、迁移扩散预测方法、赤潮预报中的多源监测及综合预报体系的发展现状,并对赤潮高发区秦皇岛海域的赤潮特点和环境特征进行概述,评述预报现状,提出针对该海域的赤潮预报技术应用展望。

基于MODIS影像的2016—2017年东海赤潮高发期水体时空分布及其气象控制因子分析

近年来,东海区域赤潮灾害频发,对沿海地区的经济发展和海洋生态环境造成了极大的破坏。本研究基于赤潮暴发年2016—2017年夏季MODIS影像数据,采用半经验多光谱识别算法对东海夏季赤潮暴发期的水体类型分布特征进行反演。结果表明,赤潮高发期东海水体类型从近岸向开阔海域呈现浑浊水体-赤潮水体-混合水体-干净水体的时空分布特征。其中,硅藻和甲藻赤潮水体在空间分布上具有相互演替变化的特征。此外,通过对浙江省近岸的大陈站、石浦站和嵊泗站3个站点的气象因子进行主成分分析发现,气温、风速和天空云量对赤潮的生消演替起着积极的促进作用。

广东省海域赤潮灾害的基本特征分析

文章通过收集《广东省海洋灾害公报》中2013—2022年的赤潮灾害数据,运用统计学方法对近10年广东省海域的赤潮灾害时空分布等基本特征进行综合分析,以期为赤潮灾害的预警、防治等工作提供参考依据。分析结果表明:时间分布上,近10年间广东省海域共发生赤潮95次,年平均9.5次,共发生面积3624.76km2,主要发生时间集中在1-4月,平均每次赤潮持续时间为8.8d;空间分布上,赤潮发生次数最多的主要位于珠三角海域,赤潮面积发生最大的则位于粤西海域。引发赤潮的生物共有26种,其中硅藻门13种、甲藻门10种、定鞭藻门、黄藻门和原生动物门各1种,引发赤潮次数最多的是夜光藻和红色赤潮藻,引发赤潮面积最大的是球形棕囊藻,近年来引发赤潮的生物种类呈现多样化的趋势。

新型聚球藻噬藻体Yong-M4-211的分离与基因组分析

噬藻体能特异性感染蓝藻,被视为蓝藻潜在的环境友好型生物防控因子。文章以海洋聚球藻7002为指示藻,分离纯化出一株新型噬藻体Yong-M4-211,其形态为长尾样,头部是典型的二十面体,直径约64 nm,有长约112 nm、宽约7 nm的可收缩尾巴。Yong-M4-211基因组为53 991bp的双链DNA,G+C含量为67.42%,含有93个ORFs,且基因组中未发现毒力因子和抗生素耐药基因。进化树显示,Yong-M4-211在有尾纲下揭示了一个新的科。文章扩充了聚球藻长尾噬藻体的数据库及基因库,丰富了对海洋噬藻体的认知。

基于nFLH的2017—2021年间福建海域赤潮的时空分布特征分析

赤潮发生时不仅会对海洋水体、海洋生物、渔业等造成严重的危害,还会通过食物链威胁人类的健康。通过MODIS遥感影像进行分析,在SeaDas中利用OCCSW组件计算nFLH进行赤潮监测验证,并对福建省沿海区域2017—2021年间发生的33起赤潮灾害进行综合分析,系统分析了福建沿海赤潮生物种类、时空分布特征和演变规律。结果表明,2017—2021年间赤潮持续时间为173天,影响总面积为307.74平方千米。福建省近五年的时空分布特征总结,可为赤潮监测预警、防灾减灾提供参考。

围隔生态系内浮游植物对富磷的响应

在长江口外应用围隔生态系实验方法 ,研究了富磷与浮游植物生物量的相关性以及浮游植物对磷吸收的种间竞争。结果表明 ,可溶性磷 (主要是 PO- 34 )在实验的第 5天以前呈指数函数减少 ,浮游植物生物量则反之。当浮游植物细胞数量和叶绿素 a达到最高峰时 ,种类多样性指数和均匀性指数处于最小值 ,分别为 0 .0 0 8和 0 .0 0 3。这次实验引发了中肋骨条藻 ( Skeletonema costatum)赤潮。文中还探讨了中肋骨条藻的分裂速度以及对磷的吸收速度。