浮游植物优势属演替和丝状蓝藻增殖的驱动因子研究——以千岛湖为例

为探究大型水库浮游植物优势属演替的驱动因子和丝状蓝藻增殖机制,研究了千岛湖2017—2021年浮游植物群落结构变化及其与环境因子之间的关系。研究发现,千岛湖浮游植物密度和生物量均呈逐年上升趋势,其中蓝藻密度显著上升。2021年,浮游植物年均密度和生物量分别达到1.54×10^(7)cells/L和2.23 mg/L,比2017年分别上升了161.02%和52.74%。2017—2021年千岛湖浮游植物蓝藻门优势属由微囊藻属(Microcystis)和长孢藻属(Dolichospermum)占优势,演替为假鱼腥藻属(Pseudanabaena)、细鞘丝藻属(Leptolyngbya)、尖头藻属(Raphidiopsis)和Dolichospermum等多种丝状蓝藻共同占优势。浮游植物功能群分析表明,由功能群M和有异形胞的丝状蓝藻H1功能群占绝对优势向功能群H1、S1和S_(N)等多种丝状蓝藻共同占优势转变。在监测期间,千岛湖全湖平均TN和TN/TP显著下降,而TP呈上升趋势。曼特尔检验(Mantel Test)和结构方程模型(SEM)分析结果表明,降雨形成的地表径流输入对TP升高贡献较大,浮游植物总生物量主要与TP、WT、DO、pH、SD和Temp显著相关,浮游植物总密度则受TN、WT、pH、SD和Temp驱动。其中,蓝藻密度和生物量的变化均受TN、WT、pH、SD、Pre和Temp共同驱动。通过冗余分析(RDA)表明浮游植物优势属和优势功能群变化由TN、TP和WT等共同驱动。丝状蓝藻Pseudanabaena、Raphidiopsis、Leptolyngbya与TN负相关,而Dolichospermu与TN正相关、Microcystis与TP正相关,研究表明,TN的降低是导致丝状蓝藻种类增加的主要原因之一。在营养盐较低的水库中,浮游植物群落结构较易受极端气候(暴雨、高温等)、营养输入和水体扰动等因素的影响。较强降雨导致水体混合增加和营养脉冲补给,可能诱发水库浮游植物生物量增加及丝状蓝藻增殖问题。研究结果对于贫-中营养水库蓝藻水华预测和防控具有重要的意义。

噬藻体PP对野生宿主——丝状蓝藻的吸附率、裂解周期及释放量的影响

研究在日光光照条件下,以自然水体中存在的丝状蓝藻作为噬藻体PP的野生宿主,用离心法测定了噬藻体PP对野生宿主藻的吸附率,用一步生长曲线法获得了噬藻体PP对野生宿主藻的裂解周期及释放量。结果表明:噬藻体PP对野生宿主藻在60min时能够达到的吸附率为1.79‰,吸附系数为8.09%,噬藻体PP感染野生宿主藻的潜伏期介于45～75min之间,平均释放量为34.32PFU·Cell-1。上述结果一方面说明,噬藻体PP感染野生宿主藻的吸附系数、潜伏期及释放量均远小于以实验室培养的鲍氏织线藻作为宿主所得到的数据;另一方面也说明,噬藻体PP具有较强的吸附和裂解野生宿主的能力,这将有助于解释噬藻体PP在淡水富营养化水体中具有广泛分布的现象。

氮磷营养盐对四种淡水丝状蓝藻生长的影响

通过设定不同的氮、磷营养盐浓度,在实验室条件下研究了不同浓度的氮和磷对4种淡水丝状蓝藻:皮质颤藻、尖细颤藻、蛇形颤藻和坑形细鞘丝藻生长的影响。结果表明,皮质颤藻和坑形细鞘丝藻对高浓度的氮、磷有着较强的适应能力,在硝态氮浓度0.016 mg·mL-1～2.0 mg·mL、磷浓度1.36 mg·mL-1～13.6μg·mL时生长较好。4株藻在只存在氨态氮的情况下生长都受到抑制。

感染丝状蓝藻的噬藻体的裂解周期和释放量的测定

Several methods were tested for measurement of lysing cycle and burst size of the cyanophage infecting the filamentous cyanobacterium \%Plectonema boryanum\% IU594. The results indicated that the lysing curve of host cells was consistent with the one step growth curve of cyanophage, thus it was more convenient to substitute measuring the lysing curve of host cells for the one step growth curve measurement of cyanophage. Besides,the burst size increased with the reducing cyanophage inoculation, reaching the maxium of 206PFU/Cell by 1PFU infection. It was suggested that more exact burst size of cyanophage could be obtained under 1PFU cyanophage inoculation.

丝状蓝藻Calothrix sp.PCC7601原生质球的分离和再生

采用溶菌酶、纤维素酶和果胶酶混合处理法 ,首次较好地分离具活力的丝状蓝藻 Calothrixsp.PCC76 0 1的原生质球 .通过再生培养 ,跟踪显微观察了原生质球的再生过程 ,并且获得了再生藻株 .为丝状蓝藻的转基因工作提供了一种潜在的受体细胞 .

新元古代陡山沱组具细胞裂殖结构的丝状蓝藻

新元古代陡山沱组丝状蓝藻化石 Oscillatoriopsis sp.,具丝状蓝藻化石记录中罕见的细胞分裂结构 ;其胞壁内陷的二等分裂方式 ,可能的丝体断裂结构 ,是现生丝状蓝藻生长和繁殖的典型特征 ;不具异形胞结构的形态特征 ,可能与其当时生存的海底表面的缺氧环境有关 ;这种基底环境 ,可能有利于 Oscillatoriopsis sp.

晋阳湖丝状蓝藻的形态学分析与分子鉴定

蓝藻是地球上最古老的生物之一,其形态结构较为简单,为产氧型光合作用的原核生物。山西省晋阳湖为华北地区最大的人工湖,该研究以采自晋阳湖水体及岸边附着的蓝藻为材料,采用经典毛细管法分离纯化出5株丝状蓝藻,利用光学显微镜观察其形态结构特征(如细胞形状、藻丝体宽度、是否有鞘)和显微结构,并采用16S rRNA序列分析其系统发育关系,以明确晋阳湖的蓝藻种类,为预防湖泊蓝藻水华的发生、维护水资源环境稳定与生态平衡提供理论数据。结果显示:(1)所分离纯化的5株丝状蓝藻依形态特征归属于3个科,其中2株(JYH005和JYH012)为细鞘丝藻亚科(Leptolyngbyaceae),2株(JYH008和JYH022)为伪鱼腥藻科(Pseudanabaenaceae),1株(JYH010)为沙丝藻科(Desertifilaceae)。(2)基于16S rRNA序列构建的系统发育树显示,5株丝状蓝藻中JYH005为结丝藻属(Nodosilinea)的一种;JYH008可归为Arthronema,该株蓝藻在培养条件下观察到不同的形态特征,可能为新物种;JYH010为沙丝藻属(Desertifilum)的一种;JYH012可归为细鞘丝藻属(Leptolyngbya);JYH022与伪鱼腥藻科聚为一支,由于与该科其他藻相似度低于90%,且不能聚为一支,因此只能归为伪鱼腥藻科。研究表明,基于16S rRNA序列系统发育分析与形态学鉴定结果相一致。该研究结果丰富了山西省晋阳湖丝状蓝藻的多样性,为该湖的资源利用和环境保护提供了一定的科学依据。

八泉峡一株丝状蓝藻的形态与分子生物学鉴定

颤藻是蓝藻门中常见的丝状蓝藻,该目在分类学上存在较大的问题,其简单的形态与遗传异质性不一致.本研究于2020年9月在山西省长治市八泉峡分离出一株丝状蓝藻(编号为BQX-1),通过光学显微镜观察记录藻丝体的结构特征,并基于16S rRNA基因以及cpcBA-IGS基因进行系统发育研究.结果表明,BQX-1在形态上与Potamolinea的形态特征相似.依据两个基因(16S rRNA和cpcBA-IGS)的系统发育树表明BQX-1与Potamolinea在系统发育树上聚为一支.且与NCBI数据库中Potamolinea相似度为98.38%.可表明该丝状蓝藻属于Potamolinea.

丝状固氮蓝藻柱胞鱼腥藻原生质球的培养再生

丝状固氮蓝藻柱胞鱼腥藻 (Anabaena cylindrica)在含 0 .1mol/ L KCl的 Allen液体培养基中培养7～ 9d,90 %以上细胞转化为原生质球或半原生质球 ,对低渗敏感或抗低渗。此种材料经 0 .1%溶菌酶 ,在 2 8℃下处理 3～ 4h,细胞低渗破裂率约 10 0 % ,成为质量较高的原生质球。用 0 .15mol/ L Ca Cl2 液体无机盐培养基培养 ,原生质球再生和分裂。不同原生质球再生不同步 ,最快培养 3 d分裂。再生分裂的主要方式为均等分裂 ,但有不规则分裂和出芽方式 ,再生率在 2 5%以上。

柔嫩艾美耳球虫基因在丝状体蓝藻中的克隆

以纯化的柔嫩艾美耳球虫的孢子化卵囊为模板 ,根据已知的序列设计一对引物 ,用RT PCR方法扩增出球虫的SO7基因 ,通过三亲接合转移、新霉素筛选、序列分析等方法得到了转球虫基因工程蓝藻。这为球虫基因在蓝藻中表达奠定了基础。

丝状体蓝藻藻殖段的分化及其调节机制

本文介绍了丝状体蓝藻 (亦称蓝细菌 )的藻殖段的分化及其调节机制。藻殖段与正常藻丝体的区别在于细胞形状、细胞内存有气囊和可移动的短而直的藻丝链等。本文对许多环境因子包括光和营养因素等促进或抑制藻殖段的分化进行了讨论 ;还介绍了念珠藻 (Nostoc) ,单歧藻 (Tolypothrix)和眉藻(Calothrix)所具有复杂的细胞发育过程 ,即具气囊又可移动的藻殖段分化 ,异形胞分化以及营养细胞的补偿性色适应。这三种细胞类型的适应形成取决于两种不同的光受体系统。藻殖段和异形胞两者的分化可能取决于光合电子传递链 ;而营养细胞的补偿性色适应则受光敏色素的调节。此外 ,谷酰胺合成酶合成和活性调节的PII蛋白 ,在协同藻殖段分化、异形胞分化及营养细胞的补偿色适应中起重要作用。由于蓝藻藻殖段分化及其调节机制是一个新的研究领域 ,关于它的知识尚不完整 ,亟待人们加强研究。

丝状体蓝藻等藻殖段分化的影响因子及其调节机制

本文阐述了丝状体蓝藻等藻殖段分化的影响因子──环境因子、离子等对分化的影响，对分化的调节机制也作了一定的阐述，指出光受体、谷氨酸等合成酶的合成和活性调节的Ｐｎ蛋白具有重要的作用．

鄱阳湖的中国水华蓝藻新记录属—气丝藻属

2012年4月和10月在江西省鄱阳湖进行野外调查时,发现一种浮游的丝状蓝藻。通过分离纯培养,获得了6个纯化藻株。根据藻株主要形态学特征及其16S rRNA基因序列与比较,鄱阳湖这些藻株与老挝的2株Aerosakkonema funiforme较为相近,其中16S rRNA基因序列的相似度达到98%。鉴于这些藻株不同于颤藻目中其他属的藻株,因此确定为我国一水华蓝藻新记录属——气丝藻属Aerosakkonema Nanda&Watanabe2012,模式种为索状气丝藻Aerosakkonema funiforme Nanda&Watanabe 2012。

淡水藻种库(FACHB)库藏产2-MIB蓝藻的鉴定及其产嗅特征研究

为认识产二甲基异莰醇(2-MIB)蓝藻的形态和产嗅特征,从国家水生生物种质资源库淡水藻种库中筛选出24株可产2-MIB藻株,描述了这些藻株的形态特征和生境分布。结合形态和16S rRNA基因分析对藻株进行物种鉴定复核,修订了部分库藏藻株物种名称,例如发现库藏产2-MIB的浮丝藻属种类应当被重新鉴定为拉氏拟浮丝藻或索状气丝藻。基于mic基因系统发育树分析,显示蓝藻mic基因形成5个分支。通过2-MIB含量检测发现,不同藻株间单个细胞总2-MIB含量为6—2549 fg/cell,其含量通常为拉氏拟浮丝藻>索状气丝藻>灰假鱼腥藻。研究提供了产2-MIB蓝藻的形态、分子、生态和产嗅特性等的基础数据,首次报道气丝藻、沙丝藻、苏打丝藻种类可产2-MIB,并在国内首次报道了产2-MIB的微鞘藻,为进一步研究产2-MIB蓝藻生理生态特性提供重要的实验材料和科学依据。

水华蓝藻噬藻体对不同条件培养的宿主细胞感染性分析

在从武汉东湖水样中培养分离水华蓝藻噬藻体(Planktothrix agardhii Virus from Lake Donghu,PaV-LD)的基础上,对在不同条件培养的宿主蓝藻细胞中,PaV-LD增殖效率及裂解作用进行了测定分析。分别将PaV-LD接种到生长期、半连续培养更新率或光照不同的宿主蓝藻液中,并采用稀释培养计数(Mostprobable number,MPN)方法与电镜观察,测定子代PaV-LD释放量及宿主细胞的裂解作用。结果显示:对数生长期宿主蓝藻单个细胞中子代PaV-LD的平均释放量为350感染单位(Infectious Units,IU/cell),显著高于稳定生长期的平均释放量110 IU/cell。在用新鲜培养基更新率为0%、35%、50%和65%的半连续培养宿主蓝藻中,接种PaV-LD 5d之后,噬藻体的释放量分别约为50 IU/cell、70 IU/cell、220 IU/cell或310 IU/cell,表明子代PaV-LD释放率随培养基更新率的增加而显著提高。在光照条件下感染3—4d后,宿主蓝藻细胞充分裂解,并释放大量子代PaV-LD,滴度可由初始7.00×103IU/mL快速增加到8.56×107IU/mL;但在遮光条件下,同样感染的蓝藻细胞未见裂解,也检测不到释放的子代噬藻体。电镜观察显示,在光照条件下感染的蓝藻细胞类囊体膜结构消失,而大量子代PaV-LD颗粒主要分布在原有类囊体的部位。显然,宿主蓝藻细胞的培养条件和状态可能对获得噬藻体纯培养有决定性影响。

麦穗鱼趋食蓝藻及调节水质的试验

通常的生石灰消毒与泼洒药物虽然不失为一种池塘养鱼调节水质的方法,但对浮游生物是一种无选择的杀灭。丝状蓝藻很快的增殖对养殖鱼类是极为不利的,如果蓝藻的鱼腥藻、微囊藻、束丝藻和胶刺藻集结成水华,它们在无风和高温天气下就会很容易腐败,水中含氧量下降,有害气体放出,影响鱼类正常生长。由于条件所致,整个饲养期不能排水,只能是各池之间根据用水量互相倒水,使得麦穗鱼(Pseudorasbora Parva)大量繁生。

蓝藻分两种，处理有差异

常见的对对虾有危害的蓝藻有丝状蓝藻和微囊藻两种，颜色虽有相近，藻相也相似，但处理方法却有差异。两种蓝藻的水化学指标有一定区别，微囊藻pH值会往往很高，平均一般会有8．8以上，经常超过9．0；丝状蓝藻的pH值一般在8．6左右，很难超过9．0。

3种沉水植物对微囊藻的抑制作用及其周丛藻类响应

富营养水体微囊藻(Microcystis)等有害蓝藻生态防控的长效性与所处微生态系统的响应和影响有关,其中周丛藻类与沉水植物处于同一生态位,在淡水生态系统稳态转换方面具有重要作用。沉水植物对微囊藻等蓝藻的抑制作用研究较多,但周丛藻类如何响应和影响这一过程还不清楚。为此,选择3种常见水鳖科沉水植物苦草(Vallisneria natans)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea nuttallii)健康植株与2株微囊藻(Microcystis sp.),在室内可控条件下分别共培养18 d,测定每株微囊藻和每种植物生长变化的同时,观察各实验组周丛藻类群落结构的响应。结果表明,鲜质量为2.0 g·L^(-1)的3种沉水植物对起始密度为(3.5±0.1)×10^(6)cells·mL^(-1)的2株微囊藻抑制作用显著,第6天,抑制率均超过80%,伊乐藻的抑藻效果最强。但3种植物也受到微囊藻不同程度的影响,苦草部分叶片从第6天开始死亡分解,伊乐藻和轮叶黑藻鲜质量和株长未明显增加。伴随着3种植物对微囊藻的有效抑制,水环境中氨氮浓度不断增加,在第9-12天达到峰值后再逐渐降低。从第9天开始,各实验组烧杯底部和内壁开始出现附着藻类。实验结束时,相比于植物单培对照组,植物与微囊藻共培组中周丛藻类密度更高,多样性更低。伊乐藻、轮叶黑藻与微囊藻共培组周丛蓝藻相对密度明显高于植物单培组,而苦草、轮叶黑藻与微囊藻共培组丝状蓝藻泽丝藻(Limnothrix sp.)、细鞘丝藻(Leptolyngbya sp.)相对密度高于植物单培组。由此推测,周丛藻类可吸收利用微囊藻死亡分解后释放的营养物质,降低水体营养水平,与沉水植物协同维持清水稳态,但周丛藻类中优势度较高的丝状蓝藻存在潜在生态风险,应加强监测与防控。

电转化法转化钝顶螺旋藻转化条件的研究

确定了电转化法转化钝顶螺旋藻S6 - 4的转化条件。无论受体是藻丝还是单细胞 /藻丝段 ,钝顶螺旋藻S6 - 4在对数生长期内 ,半致死电场强度无显著差别。实验表明以对数中期的螺旋藻用于转化为宜。当脉冲时间是 5 0ms时 ,藻丝受体和单细胞 /藻丝段受体的半致死电场强度分别是 3 75～ 5 0kV/cm和 3 1～ 4 4kV/cm ,而电击缓冲液分别是 1 0mmol/LHEPES(pH7 5 )缓冲液和含有 0 5mol/L蔗糖的 1 0mmol/LHEP ES(pH7 5 )缓冲液。本文的研究结果为螺旋藻转化及外源基因表达提供了实验基础。

模拟酸雨对噬藻体PP失活率、野生藻的吸附率、裂解周期及释放量的影响

研究不同pH值的模拟酸雨对噬藻体PP失活率及噬藻体PP感染野生藻的吸附率、裂解周期及释放量的影响。用离心法测定了噬藻体PP对宿主藻的失活率、吸附率,用一步生长曲线法获得了噬藻体PP对宿主藻的裂解周期及释放量。结果表明,在pH4.0～7.0的条件下:噬藻体PP7h的失活率分别为81.9%、74.8%、72.8%、67.1%,且pH4.0组的失活率显著高于与pH7.0组(对照组);噬藻体PP对野生藻的吸附率在45min时达到最大值,分别为54%、56.9%、67.9%、68.8%,各处理组的最大吸附率均显著低于对照组;噬藻体PP感染野生藻的潜伏期均介于30～90min之间,释放量分别约为42、52、29、104PFU·mL-1,各处理组与对照组的释放量存在极显著差异。表明模拟酸雨对噬藻体感染动力学过程的影响具有重要的意义。