浙江温州:海域米氏凯伦藻赤潮预警预报技术的初步研究

米氏凯伦藻赤潮是温州沿海主要的海洋生物灾害,不仅对水体生态环境造成危害,也给渔业资源和生产造成重大经济损失。鉴于米氏凯伦藻赤潮形成原因的复杂性,函需建立和完善赤潮预警预报体系,提升监测预警预报技术,开展高频率、高密度、定期的监测工作,通过对与米氏凯伦藻赤潮相关因素进行长期实时监测,以提升我国赤潮防灾减灾和海洋灾害保护的智能化、科技化水平。

陆源DON亲水和疏水组分对米氏凯伦藻和中肋骨条藻生长及种间竞争的影响

本文以米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,采用畜禽养殖源有机质为DON氮源,应用XAD-8树脂分离亲水性和疏水性组分,并进行单一藻和双藻混合DON加富室内受控培养实验。结果表明,亲水性DON组分和疏水性DON组分均可促进米氏凯伦藻和中肋骨条藻的生长,其中,亲水组分的促进作用优于疏水组分(P<0.05,α=0.05)。在溶解无机氮浓度不受限条件下,通过DON加富培养,中肋骨条藻相对于米氏凯伦藻具有竞争优势,表现为氮营养盐吸收速率常数、氮亲和力指数和浮游植物生长速率常数均大于米氏凯伦藻(P<0.05,α=0.05),这可能与米氏凯伦藻在吸收利用DON过程中,需要分泌更多的亮氨酸氨肽酶以提高其营养供应策略有关,而中肋骨条藻则可以在较低的酶活性下吸收利用不同形态和组成的氮。本文研究结果有助于从动力学上加深不同DON组分对长江口赤潮多发区中肋骨条藻赤潮爆发支撑作用的理解。

米氏凯伦藻对海水青鳉影响效应的转录组学分析

近年来我国近岸米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)藻华频发,给当地水产养殖业带来严重的损失,但该藻在海洋生物分子水平上的影响尚不明确。本实验通过转录组学分析,探究了米氏凯伦藻对模式生物海水青鳉(Oryzias melastigma)鳃和肝脏mRNA转录水平的影响。结果发现受藻作用96 h后,青鳉鳃与肝脏中分别有508个与604个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中上调基因分别有184个和390个,下调基因分别有324个和214个。Gene ontology(GO)功能分类结果显示DEGs多集中于生物进程和分子功能,进一步GO富集分析结果表明,米氏凯伦藻能够显著影响青鳉鳃组织中凝血酶激活受体活性、受体信号通路和离子跨膜运输等相关通路;肝脏中氧运输和结合进程相关通路也受到显著影响。Kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)功能富集分析表明鳃和肝脏组织中DEGs均显著富集于免疫系统的补体和凝血级联反应,鳃DEGs还富集在IL-17免疫信号分子和细胞因子相互作用信号转导通路;而肝脏DEGs还富集在脂质、氨基酸代谢通路。此外,免疫因子serpine1、hsp90b1、bcl2l1在鳃中均被显著抑制,而凝血因子f2、f5、plg在肝脏中均被显著上调。实验结果表明米氏凯伦藻可能对海水青鳉鳃造成了一定程度的氧化损伤,也可能通过激活IL-17信号通路导致免疫炎症的发生。同时该藻还导致海水青鳉肝脏纤溶系统被激活,代谢功能发生变化。

化石能源的现实批判——山下凯伦小说中的能源无意识

山下凯伦在《穿越雨林之弧》和《橘子回归线》两部小说中,描绘了化石能源的开发和消耗产生的生态破坏和社会危机,反映出现代生活对能源持续使用和过度依赖的社会现实。她通过两部小说明确指出,即使能源帝国主义的侵略扩张已经结束,支撑它的物质影响还在延续,对全球南方和少数族裔的剥削就是这种能源帝国主义在现代社会的延续。山下凯伦透过地上的塑料垃圾和城市的基础设施这些人类习以为常的事物,将地下深层难以想象的、抽象模糊的化石能源以易于感知的方式呈现出来,展现了化石能源繁荣背后的环境风险、种族剥削以及少数族裔为缓解环境恶化的再栖居。

中国南海四种凯伦藻种间作用与溶血活性初步研究

凯伦藻属种类广布于世界沿海海域甚至大洋,属广域分布种。该属下多个种类曾在全球近岸海域暴发有毒有害赤潮,造成巨大的经济损失,其中不乏由多种凯伦藻同时混合形成赤潮的现象存在。在2016年香港海域的一次凯伦藻赤潮中,本团队从赤潮海水中分离出了米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、长沟凯伦藻(K.longicanalis)、鞍形凯伦藻(K.selliformis)和蝶形凯伦藻(K.papilionacea)4种凯伦藻。本研究以此4种凯伦藻进行单种藻及多种藻混合样品的培养和溶血活性研究,以探究复合型凯伦藻的种间作用及溶血活性。结果表明,4种凯伦藻间存在种间相互作用,长沟凯伦藻会促进蝶形凯伦藻的生长,鞍形凯伦藻和米氏凯伦藻会抑制长沟凯伦藻生长。4种凯伦藻对兔血红细胞均有明显溶血活性,长沟凯伦藻溶血活性最强为46.36%±1.02%。每种凯伦藻与其他凯伦藻混合培养3天后,对兔血的溶血活性会明显增加,其中含4种凯伦藻的混合组溶血活性最高,为57.05%±1.13%。

甲藻(Dinophyta)凯伦藻科(Kareniaceae)的分类学研究与展望

凯伦藻科(Kareniaceae)是甲藻门中较新建立的一个科。凯伦藻科种类广泛分布于全球海域,目前已报道3属30个种。由于该科大部分种类频发藻华,严重威胁近海生态安全和水产养殖,因而备受关注。自20世纪90年代起,我国沿岸也逐渐成为凯伦藻藻华的重灾区,凯伦藻曾引发我国最严重的几次藻华事件。本文对本科种类分类学特征进行详细描述,翻译其中文名,编制属、种分类检索表,以期为我国凯伦藻生物多样性研究以及凯伦藻藻华防治提供基础而必要的种源信息。

锰浓度对米氏凯伦藻叶绿素荧光特性及生长的影响

运用实验生态学和叶绿素荧光分析技术,研究了锰浓度(10-12-10-4mol/L)对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)叶绿素荧光特性及生长的影响。单因子方差分析结果表明:锰对米氏凯伦藻的生长和叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP,NPQ)均有显著影响(P<0.05);米氏凯伦藻的叶绿素相对含量和细胞密度在10-12-10-8mol/L锰浓度间随着起始锰浓度的增大而增大,在10-8-10-4mol/L锰浓度间随锰浓度的增大而降低。多重比较结果表明,10-4mol/L锰浓度组的细胞密度和叶绿素相对含量显著低于其它处理组。锰浓度对荧光参数的影响与锰浓度范围和生长时期有关,当锰浓度为10-12-10-8mol/L时,荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR在第3-9天随着起始锰浓度的增加而升高,Fv/Fm和Fv/Fo在第2-7天随培养时间的延长而增加。qP值在整个培养周期内随锰浓度升高呈下降趋势,各浓度组的NPQ则呈现先下降后上升趋势。相关性分析结果表明,从第3天开始至实验结束,10-4mol/L浓度组的叶绿素相对含量与细胞密度之间均呈极显著的正相关关系(P<0.01)。荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo)、叶绿素相对含量以及细胞密度与锰浓度的相关性则随着锰浓度范围及培养天数的不同而变化。从第4天开始至培养结束,细胞密度、叶绿素相对含量均与锰浓度(10-8-10-4mol/L)呈极显著的负相关(P<0.01)。探讨了叶绿素荧光技术在赤潮藻研究中的应用。

绿色巴夫藻和米氏凯伦藻对3种常见抗生素胁迫的响应研究

在微藻培养过程中加入不同质量浓度抗生素,采用吸光度法测定其生长量。试验结果表明,氨苄青霉素、卡那霉素及链霉素质量浓度小于200μg/mL,对绿色巴夫藻生长有显著促进作用,其中氨苄青霉素质量浓度为200μg/mL、培养11d,生长量最高,为对照组的2.4倍;氨苄青霉素、卡那霉素及链霉素质量浓度为200μg/mL时,绿色巴夫藻的比生长速率分别高出空白对照组45%、83%及3.6%;高于此质量浓度,则表现出微弱抑制作用;氨苄青霉素、卡那霉素及链霉素质量浓度低于800、500、200μg/mL,对米氏凯伦藻有促进作用,其中卡那霉素质量浓度为100μg/mL、培养12d,生长量最高,超过对照组31%;氨苄青霉素、卡那霉素及链霉素质量浓度为800、500、200μg/mL,比生长速率高出空白对照组6.6%、43%及39%;高于此质量浓度,则表现出显著抑制作用;试验证实,氨苄青霉素与链霉素在一定质量浓度下可以促进藻体生长,高于一定质量浓度则表现抑制,不同藻类响应程度及阈值存在较大差异。

基于水质浮标在线监测的米氏凯伦藻赤潮过程及环境因子变化特征分析

相较于船舶走航监测,海洋水质浮标在线监测的优势在于能够获取目标海域长期、连续监测数据,能更好地反映环境状况的动态变化。为了厘清米氏凯伦藻赤潮的发生、发展动态,本文以2017年6月南麂附近海域米氏凯伦藻赤潮为例,分析海洋水质浮标获取的连续监测数据,探讨米氏凯伦藻赤潮过程叶绿素a和水环境因子动态变化特征及其与气象要素的关系。赤潮期间,水温为22.8~26.0℃、盐度为28.8‰~31.8‰、气温为20.4~27.3℃,该温盐范围均适宜米氏凯伦藻的细胞生长;较高的光照强度能够支持较高的藻类细胞密度。Pearson相关性分析显示,米氏凯伦藻细胞密度与叶绿素a浓度呈显著正相关;溶解氧(DO)及其饱和度(DO%)、pH、水温、气温等环境因子与叶绿素a浓度呈极显著正相关,盐度与叶绿素a浓度呈极显著负相关。向岸风生海流有利于藻种向近岸较高营养区域汇集,为赤潮的爆发创造有利条件。赤潮过程中,叶绿素a浓度、溶解氧饱和度、pH发生了协同变化,据此特征可以开展赤潮短期预警。

东海米氏凯伦藻水华中中华哲水蚤的选择性摄食

提要为评估中型浮游动物选择性摄食对有害藻华发展进程的影响,应用一种新的结合Frost直接摄食法和Landry稀释法的现场培养方法,于2005年4月27日—6月5日在东海有害藻华高发区的6个典型站位进行了中华哲水蚤(Calanus sinicus)对浮游植物和微型浮游动物摄食速率的研究。比较了中华哲水蚤对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)摄食习性的差异,并评估了其摄食在水华进程中的作用。研究结果表明,中华哲水蚤对有害藻华物种存在摄食选择性和摄食速率的阈值。当自然水体中米氏凯伦藻细胞丰度达到157cells/ml和具齿原甲藻细胞丰度达到981 cells/ml时是中华哲水蚤由偏好趋于排斥摄食的阈值。当自然水体中米氏凯伦藻细胞丰度达到176 cells/ml时,中华哲水蚤对其停止摄食。米氏凯伦藻有害藻华发生区中华哲水蚤对具齿原甲藻的无选择性滤食以及对米氏凯伦藻的排斥摄食行为,影响水华进程,最终导致水华物种向米氏凯伦藻方向演替。

米氏凯伦藻溶血毒素的溶血反应特征

探讨了温度、pH值、二价阳离子等对米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi Hasen）溶血毒素溶血活性的影响，分析了米氏凯伦藻溶血毒素的溶血反应特征。结果表明，实验室培养米氏凯伦藻的溶血活性约为64．69±6．43HU L^-1 ，单个藻细胞的溶血活性为6．17-t-0．61×10^-6 HU；在实验温度（0～37％）下，溶血活性随温度的增加而增加；pH6．0时的溶血活性最高；Cu^2＋、Mg^2＋、Mn^2＋、Ca^2＋、C0^2＋、Zn^2＋和№”等对米氏凯伦藻的溶血活性的影响不同。离子浓度为5mmol／L时，HG^2＋的抑制作用最强。高浓度Hg^2＋对红细胞的集合效应不但阻止了HG^2＋进入血细胞诱导的溶血作用，而且阻止了毒素对细胞膜的破坏，但这种抑制作用可被EDTA消除。

2012年福建沿海大规模米氏凯伦藻赤潮暴发的水文气象原因探讨

本文利用ERA-Interim资料集、HYCOM全球再分析资料以及沿海各站点数据,通过分析比较2005、2011和2012年福建沿海春季(3—5月)气温、水温、风场、流场和降雨数据,探讨了2012年春季水文、气象要素的年际变化特征及其与米氏凯伦藻暴发的关系。结果表明:2012年春季暴发的大规模米氏凯伦藻赤潮极可能与初春水温偏低,晚春水温偏高,后期海水迅速升温有关:初春(3月)沿海水温偏低,抑制了东海原甲藻的前期孕育;晚春(5月)水温偏高,有利于各种藻类,特别是偏暖暴发的米氏凯伦藻的生长;3—5月海水过快的升温过程,使得米氏凯伦藻成为优势藻种。相对于气候态平均而言,2012年5月呈强北风特性,水体向岸堆积作用明显,有利于藻类在近岸的堆积聚集和种群密度的提高,为藻类的生长提供了稳定的动力环境,促进了赤潮的暴发。此外,2012年1—4月的大降雨量可能为米氏凯伦藻的生长提供了良好的生物化学环境。

不同氮磷浓度对米氏凯伦藻生长的影响

采用f/2培养基,NaNO3和NaH2PO4分别为氮源和磷源,分别研究了不同浓度的氮磷源(NaNO3:30、60、150、750、1 275、3 000 mg/L,NaH2PO4:4.4、8.8、22、44、88、176 mg/L)对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi MACC/,D23)生长的影响.单因子方差分析结果表明,不同的氮、磷浓度对其相对生长率的影响均有显著性差异(P<0.05).多重比较结果表明:750 mg/L NaNO3浓度组的相对生长率显著高于其他浓度组,22,mg/L NaH2PO4浓度组的相对生长率显著高于其他浓度组,88,mg/L和176 mg/L NaH2PO4浓度组之间没有显著性差异.其最高细胞密度和相对生长率在NaNO3质量浓度为30～750,mg/L时,随氮浓度的升高而升高,均在NaNO3质量浓度为750,mg/L时达到最大值,分别为4.60×106,mL–1和0.608,d–1,而当NaNO3质量浓度大于750,mg/L时,最高细胞密度和相对生长率随氮浓度的进一步升高而降低.当NaH2PO4质量浓度在4.4～8.8,mg/L之间,最高细胞密度随磷浓度升高而升高,在8.8,mg/L时达到最大值,为2.69×106,mL–1;当NaH2PO4质量浓度在4.4～22,mg/L之间,相对生长率随磷浓度的升高而升高,在22,mg/L时达到最大值,为0.568,d,–1,之后随磷浓度的进一步升高而降低.

米氏凯伦藻18SrDNA和转录间隔区序列分析

对赤潮多发藻米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）核糖体18SrDNA及其转录间隔（ITS）区序列PCR扩增并测序，获得18SrDNA和ITS基因序列长度分别为1690bp和654bp。结合12种甲藻和1种硅藻作序列比较分析，分别在ITS1、ITS2序列寻找到适宜设计特异性引物探针区域，并用邻接法构建系统进化树，研究各藻种间亲缘关系。遗传距离分析结果显示米氏凯伦藻与短凯伦藻（Karena brevis）、微小卡罗藻（Karlodinium micrum）等分类学上较近的藻种18SrDNA序列相似度为97％～99％，远大于微小原甲藻（Prorocentrum minimum）、海洋原甲藻（P．micans）、塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense）等在分类学上相距较远的藻种，各藻种间的ITS序列平均相似度明显低于18SrDNA序列。以18SrDNA与ITS序列构建的进化树拓扑结构相一致，18SrDNA序列相对保守，适合进行属以上关系的系统进化分析，而ITS序列变异较大，适合种属间鉴别分析，且ITS1和ITS2是变异很大的区域，适合种间的分子特异性鉴定，这为快速鉴别赤潮多发藻米氏凯伦藻提供了依据，进而为治理赤潮提供帮助。

尿素对中肋骨条藻与米氏凯伦藻生长的影响

采用实验室一次性培养,研究了尿素对我国东海赤潮优势藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)生长的影响。结果表明,中肋骨条藻和米氏凯伦藻均能在不同比例尿素的条件下较好地生长。随着培养液中尿素比例的增大,中肋骨条藻细胞生长速率(0.91—0.82/d)逐渐减小,平台期最大生物量(2.0×10~5—1.2×10~5个/m L)也逐渐减小,而米氏凯伦藻细胞的生长速率(0.36—0.51/d)逐渐增大,最大生物量基本不变(约1.1×10~4个/m L)。在平台期中肋骨条藻培养液中氮盐浓度最低下降到2.5μmol/L左右维持不变,而米氏凯伦藻氮盐浓度最低下降到1.0μmol/L左右。在指数生长期,随着细胞的生长溶解有机氮(DON,Dissolved Organic Nitrogen)含量迅速增加,中肋骨条藻介质中DON的浓度达到最大值(5—6μmol/L),然后浓度基本不变。米氏凯伦藻介质中DON在指数生长阶段达到最大值(2—3μmol/L)后开始下降。中肋骨条藻单细胞颗粒氮的含量(约为10^(-6)μmol,平台期约为10^(-7)μmol)要远远小于米氏凯伦藻(指数期约为10^(-4)μmol,平台期约为10^(-6)μmol)。研究表明,两种藻对尿素的吸收利用存在明显差异,在较低的溶解无机氮和较高的溶解有机氮环境中,甲藻有更好的适应性,该研究对于解释我国长江口春季硅藻和甲藻赤潮的演替有借鉴的意义。

不同光照条件下米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅

米氏凯伦藻和东海原甲藻是我国东南沿海地区赤潮的主要优势种。为定量获取米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅,根据3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m^(-2)s^(-1))条件下4个温度水平(18,22,25,28℃)对米氏凯伦藻和东海原甲藻生长特性的室内培养实验结果,并结合Shelford耐受性定律建立了基于温度的米氏凯伦藻和东海原甲藻比生长率的耐受性模型,最后根据前期的研究成果分别获取了米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的最适温度、适温范围及耐受温度范围。结果表明,无论是米氏凯伦藻还是东海原甲藻,在相同培养光照条件下,在设定的温度水平范围内,分别存在一个适宜米氏凯伦藻和东海原甲藻的最适生长温度T_(opt),且当T≤T_(opt)时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著增大;而当T≥T_(opt)时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著减小。随着培养光照强度的升高,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率均呈现"先升后降"的变化趋势。建立的藻类生长温度耐受性模型与谢尔福德耐受定律较为吻合,定量获取米氏凯伦藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m^(-2)s^(-1))下的最适生长温度分别为22.48,22.37,22.33℃;适温范围分别为17.93—27.03,17.82—26.92,17.78—26.88℃;耐受温度范围分别为13.38—31.58,13.27—31.47,13.23—31.43℃;东海原甲藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m^(-2)s^(-1))下的最适生长温度分别为22.10,21.99,21.93℃;适温范围分别为17.59—26.61,17.48—26.5,17.42—26.44℃;耐受温度范围分别为13.08—31.12,12.97—31.01,12.91—30.95℃。

米氏凯伦藻对蒙古裸腹溞的毒性及致毒途径分析

米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi Hasen)是一种典型的鱼毒性赤潮藻,近年来在我国频繁爆发,给水产养殖业带了严重的经济损失。在实验室条件下,采用混合培养、隔离培养等手段研究了米氏凯伦藻及不同细胞组分对枝角类蒙古裸腹溞(Moina mon-golica)摄食与生存的影响,分析了其致毒途径。结果表明,随着混合培养液中米氏凯伦藻细胞密度的增加,蒙古裸腹溞对亚心型扁藻的摄食率明显下降(p<0.05),蒙古裸腹溞的存活率远低于饥饿组(p<0.01),这说明米氏凯伦藻对蒙古裸腹溞有较强毒性,可抑制蒙古裸腹溞的摄食,导致蒙古裸腹溞的死亡?衾胧笛榉⑾?直接接触米氏凯伦藻的实验组蒙古裸腹溞存活率远低于饥饿组、对照组和仅接触米氏凯伦藻培养液的隔离实验组(p<0.05),表明引致蒙古裸腹溞中毒的米氏凯伦藻毒素可能来自胞内??入米氏凯伦藻不同细胞组分后,蒙古裸腹溞的存活率并无明显改变,实验各组与饥饿组相比均无显著性差异(p>0.05)。说明摄食和接触活的完整的米氏凯伦藻是影响蒙古裸腹溞摄食和生存的主要途径,米氏凯伦藻胞内存在的在水体中极不稳定的某些有毒物质可能会导致浮游动物的中毒和死亡。

米氏凯伦藻分布及其引发赤潮的发生规律研究

近年来米氏凯伦藻赤潮引发的赤潮频率逐渐增加、规模不断扩大,引起了广泛关注,但其来源及扩散方式尚不明确。本研究在分析国内外文献资料的基础上,从米氏凯伦藻的生物学特征、发现历史和引发赤潮、与环境条件关系等多各角度,阐述了米氏凯伦藻的分布和发生规律。结果显示米氏凯伦藻为我国海域外来藻种,其源头为日本,传播路径可能以传播压舱水的形式由日本或由日本经由欧美传入我国。该藻种引发的有毒赤潮事件20世纪60年代起在日本最早出现,而我国于1998年才首次出现,随后呈由南向北的扩散趋势,目前浙江和福建海域是米氏凯伦藻赤潮的主要发生区域。米氏凯伦藻赤潮的发生可能与光照、温度和富营养化等有关。

米氏凯伦藻对褶皱臂尾轮虫、卤虫和黑褐新糠虾存活的影响

初步研究了一株米氏凯伦藻对褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)、卤虫(Artemia salina)幼体和黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)的毒性效应和机制。研究发现米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)在较低密度下就能明显减少轮虫的种群数量,24hEC50仅为20个/mL左右;该藻的各组分毒性比较结果显示,只有藻液和细胞重悬液有这种毒害作用,而去藻过滤液和藻细胞破碎液的影响不明显,表明这种毒害作用可能是由于活的藻细胞引起的;在米氏凯伦藻中卤虫和黑褐新糠虾的存活数量也明显下降。结果表明,米氏凯伦藻赤潮可能通过直接影响存活从而对浮游动物产生影响。