日本虎斑猛水蚤在抑食金球藻中存活、发育和繁殖的实验研究

抑食金球藻(Aureococus anophagefferens)可以形成褐潮,并对贝类、浮游动物等多种生物均能造成不利影响。为进一步探究抑食金球藻对浮游动物的影响,本文以日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)为实验生物,研究抑食金球藻对日本虎斑猛水蚤摄食、存活、生长发育以及繁殖的影响。日本虎斑猛水蚤具有易于在实验室培养、生长周期短、雌雄异体等优点,是海洋毒性污染物检测的模式生物。实验利用高效液相色谱分析方法,在日本虎斑猛水蚤体内色素中检测到了抑食金球藻的特征色素19’-丁酰氧基岩藻黄素(But-fuco),表明日本虎斑猛水蚤能够摄食抑食金球藻。当微藻生物量(相对碳含量)分别同为0.7μg/mL和7.2μg/mL时,在抑食金球藻中无节幼体发育至桡足幼体及成体的存活率均高于以青岛大扁藻为饵料的对照组,但无显著差异,并且在前者中无节幼体的发育时间显著低于后者,12 d内雌体的产卵次数与产卵量显著高于后者。结果表明,日本虎斑猛水蚤在抑食金球藻中能进行正常的生命活动,并且是首次报导的一种能够在抑食金球藻中正常摄食、生存、生长发育和繁殖的浮游动物。因此,当褐潮发生时,由于贝类幼体等生物会受到显著的不利影响,日本虎斑猛水蚤等抗性较强的生物可能会成为优势种,从而会影响浮游动物群落结构的组成,进而可能会使整个海洋生态系统发生变化。本研究有助于全面了解褐潮对海洋生态系统的影响。

三种常见原生动物对褐潮藻种抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)的摄食

微型浮游动物在抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens)引发褐潮时表现的摄食压力可潜在控制褐潮的爆发和消亡。本研究就三种海洋常见原生动物——海洋尖尾藻(Oxyrrhis marina)、海洋尾丝虫(Uronema marinum)和扇形游仆虫(Euplotes vannus)——对单种饵料及混合饵料中抑食金球藻中国株的摄食进行了研究。单种抑食金球藻指数期细胞喂食的三种原生动物的生长率和摄食率呈现米氏方程变化趋势。比较三种原生动物摄食抑食金球藻的最大摄食率,发现其随动物粒径的增大而增大,但仅为摄食球等鞭金藻(Isochrysis galbana)的30%～59%。海洋尖尾藻和海洋尾丝虫的最大生长率(μmax)与饵料种类无关,扇形游仆虫摄食抑食金球藻时的μmax值小于摄食球等鞭金藻的个体。海洋尖尾藻、海洋尾丝虫和扇形游仆虫摄食抑食金球藻时的毛生长率(gross growth efficiency, GGE)分别为65.8%、35.2%和49.1%。三种原生动物摄食抑食金球藻指数期细胞和球等鞭金藻以不同比例混合的饵料时表现出对抑食金球藻的选择倾向;在含有抑食金球藻稳定期细胞的混合饵料喂食的情况下,三种原生动物避食抑食金球藻或不表现明显摄食倾向性。抑食金球藻释放胞外聚合物(extracellular polymeric substance, EPS)的测定结果显示,细胞从指数期生长至稳定期释放出的EPS的水平显著上升(P<0.05),可能与原生动物对不同生长期藻细胞具有不同选择偏好有关。

褐潮致灾种抑食金球藻在辽东湾的分布

抑食金球藻可产生一种抑制双壳类动物摄食的胞外多糖,导致贝类大量死亡.由于抑食金球藻个体微小、形态学鉴定困难,故在辽东湾海域鲜见其分布报道,而高通量测序技术的发展极大地推动了微型/微微型浮游植物的鉴定研究.以18S rDNA V4区作为目标基因,结合高通量测序技术,设计了微型/微微型浮游植物鉴定引物V4(F/R),并对辽东湾2014年四季海水中微型和微微型浮游植物多样性进行了检测.结果表明,辽东湾抑食金球藻春季密度(7.743×10~3L^(-1))最高,夏季(2.094×10~3L^(-1))、秋季(0.392×10~3L^(-1))、冬季(0.053×10~3L^(-1))密度逐渐下降,水温是影响该藻暴发的主要因素,也验证了渤海褐潮多暴发在春季的原因.抑食金球藻密度高值区主要分布在与河北秦皇岛交界的绥中海域,该地区与实际暴发褐潮海域相邻,验证了检测结果的可靠性.春季抑食金球藻在西南海域优势度(平均40%)最高,其密度最高达78.128×10~3L^(-1),虽未达到警戒标准,但分布扩散较广,致灾风险较高,应引起足够的重视.

小球藻与褐潮原因种--抑食金球藻间的相互作用研究

近年来渤海海域频繁暴发以抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)为主的褐潮对海水贝类养殖造成巨大的危害。筛选出既能强烈抑制抑食金球藻生长又可为养殖微环境中贝类提供饵料的微藻,并将其浓缩液缓释于贝类养殖的微环境中,将对降低褐潮的危害,提高养殖经济效益具有非常重要的实际应用价值。本实验以小球藻(Chlorella vulgaris)和抑食金球藻为实验材料,采用荧光定量PCR技术监测抑食金球藻的细胞密度,研究了抑食金球藻在单培养体系中的生长情况、与小球藻共培养时两种微藻生长情况的变化以及小球藻培养滤液对其生长和叶绿素荧光参数的影响。研究结果表明:(1)在单培养体系中,抑食金球藻的生长曲线可用逻辑斯谛增长模型拟合,随着起始密度的增加,环境容量(K)逐渐减小;而抑食金球藻的种群瞬间增长率(r)、进入拐点时间及稳定期细胞密度均较为接近;(2)当小球藻与抑食金球藻以不同起始密度比共同培养时,抑食金球藻的生长均受到了显著地抑制(P<0.05),且随着小球藻比例的升高抑制作用加强;(3)滤液培养实验发现,≥10m L小球藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长和叶绿素荧光参数产生显著的影响(P<0.05),生长速度减缓或滞长,叶绿素荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、alpha的值降低,Ik的值增加,PSⅡ受到损害,随着滤液加入量的增加,损害程度加深,并且不可恢复。

三角褐指藻与抑食金球藻的竞争及化感作用研究

为探明三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)对抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)是否具有化感作用,本研究以三角褐指藻和抑食金球藻为实验材料,研究了抑食金球藻在单培养和共培养条件下的生长情况及三角褐指藻培养滤液对其生长和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:三角褐指藻对抑食金球藻有明显的化感抑制作用。在单培养体系中,抑食金球藻的生长曲线可用逻辑斯谛增长模型拟合,随着起始密度的增加,环境容量(K)逐渐减小,而抑食金球藻的种群瞬间增长率(r)、进入拐点时间及稳定期细胞密度均较为接近;当三角褐指藻与抑食金球藻以不同起始密度比共同培养时,抑食金球藻的生长均受到了显著地抑制(P<0.05),但其抑制作用并未与三角褐指藻的密度呈明显的线性关系;滤液培养实验发现,10mL和15mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长产生显著影响(P<0.05),对其叶绿素荧光参数没有影响(P>0.05),25mL和35mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长和叶绿素荧光参数均产生显著的抑制作用(P<0.05),叶绿素荧光参数F_v/F_m、ΦPSⅡ、alpha的值降低,Ik的值增加,PSⅡ受到损害。

尖刺拟菱形藻和抑食金球藻碱性磷酸酶生理学特性的比较研究

采用批量培养的方法,比较研究尖刺拟菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)两种海洋微藻碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,AP)的生理学特性,分析细胞内、外磷含量的变化对AP表达的调控。结果表明,尖刺拟菱形藻和抑食金球藻的AP均为诱导酶,藻的碱性磷酸酶活性(AP activity,APA)表达受到外部溶解态无机磷酸盐(Dissolved inorganic phosphate,DIP)与细胞内颗粒磷含量(Particulate phosphorus,PP)的共同调控。尖刺拟菱形藻APA对磷胁迫的灵敏度较高,在DIP尚高(1.80μmol·L–1)且PP充分(222.19 fmol·cell–1)的条件下,尖刺拟菱形藻就开始大量表达APA。而抑食金球藻则是在内外磷源都即将耗尽(DIP和细胞PP分别为0.26μmol·L–1和4.49fmol·cell–1)的条件下才开始大量表达APA。尖刺拟菱形藻的AP基本是结合在细胞上的,而抑食金球藻会释放一定量(6.1%—20.9%)的AP于水体中。抑食金球藻单位体积的最大APA约为尖刺拟菱形藻的73倍。尖刺拟菱形藻与抑食金球藻依靠AP水解溶解态有机磷(Dissolved organic phosphorus,DOP)的能力有差异。

锰、铜、锌和铁离子对抑食金球藻生长的影响

研究了不同质量浓度锰离子、铜离子、锌离子和铁离子对抑食金球藻细胞密度、相对生长率和叶绿素含量的影响,试验结果表明,当锰离子、铜离子和铁离子质量浓度分别为0～25μg/L、0～5μg/L和0～12 500μg/L时,抑食金球藻的细胞密度、相对生长率和叶绿素含量均随质量浓度的升高而增加,随着3种重金属离子质量浓度的继续升高,抑食金球藻生长受到不同程度的抑制。不同质量浓度锌离子对抑食金球藻生长均产生抑制作用。选取锰离子、铜离子和铁离子进行正交试验,分析其综合效应。试验结果显示,3种重金属离子对抑食金球藻细胞密度影响程度为铁>铜>锰。对抑食金球藻细胞密度影响最大的组合为62 500μg/L铁离子、1μg/L铜离子和5μg/L锰离子,但铜离子和锰离子所对应的细胞密度的■值间差异不显著(P>0.05)。分析抑食金球藻细胞密度、相对生长率和叶绿素含量与3种重金属离子吸收量的相关性得出,铁离子与上述参数均呈极显著正相关(P<0.01),相关系数分别为0.745、0.577和0.870;铜离子和锰离子吸收量与上述3个参数相关性均不显著(P>0.05)。因此,铁离子是影响抑食金球藻生长最大的因素。

抑食金球藻对卤虫和鼠的急性毒性及对兔皮肤和眼的刺激作用

2011年夏季,我国秦皇岛沿岸海域再次暴发了大面积的微微型浮游植物抑食金球藻褐潮。为了弄清该藻的毒性以及评估其对人们生命健康的影响,本实验以卤虫作为受试生物,在室内条件下测试了该褐潮水体对卤虫的急性毒性及卤虫对该藻的摄食作用,并以室内纯种培养的抑食金球藻对小白兔进行急性皮肤刺激和眼刺激实验,对小白鼠进行急性经口毒性实验。结果表明,抑食金球藻褐潮水体对卤虫无急性毒性,卤虫能以抑食金球藻为食,摄食率随着摄食藻密度的升高而上升。抑食金球藻藻液对实验兔的皮肤和眼睛无明显刺激作用,对小白鼠无急性毒性作用。该藻暴发褐潮时,对人们的生命健康安全影响较小。

抑食金球藻对翡翠贻贝抗氧化酶系统的影响

本研究以单种抑食金球藻及其与亚心形四爿藻的混合藻为实验组,以亚心形四爿藻为对照,探究抑食金球藻对翡翠贻贝超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)和谷胱甘肽(GSH)含量的影响。结果显示,抑食金球藻显著影响翡翠贻贝的SOD活性、MDA和GSH含量,各实验组均表现出诱导升高与抑制降低交替出现的规律。单种高、中浓度的抑食金球藻在短期(3 h)内即可对翡翠贻贝的SOD活性产生影响,混合藻组中的SOD活性上升较慢,说明亚心形四爿藻可以延滞氧化还原系统的反应时间。各实验组翡翠贻贝GSH含量在2 d内均显著低于对照组,且混合藻组与单种抑食金球藻组相差不大,提示亚心形四爿藻对抗氧化还原损伤并未起到明显的缓解作用。

不同温度下抑食金球藻、中肋骨条藻和海洋卡盾藻间的相互作用

本文选取抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和海洋卡盾藻(Chattonella marina)三种藻在20℃和25℃下进行单种、两种或三种藻间的培养实验,探究在不同温度下藻种间的相互作用和竞争优势。单种培养结果显示抑食金球藻和中肋骨条藻对温度25℃敏感,其环境容量(K)被显著降低;而海洋卡盾藻的内禀增长率(r)在25℃下显著升高,但K保持不变。在共培养中,海洋卡盾藻在20℃下因抑食金球藻添加致死,但在25℃处理下其K值上升120%。虽然中肋骨条藻的r在两个温度下均受海洋卡盾藻添加的促进,但其K值从20℃下的上升43%转变为25℃下的降低48%。温度变化对于抑食金球藻和中肋骨条藻共培养的结果无明显影响,中肋骨条藻的K均上升40%,而抑食金球藻的K值均下降60%~70%。结果说明,种间竞争除了共培养藻固有的相互作用关系因素外,也受到微藻间温度适应性差异的影响。在20℃条件下三种藻混合,抑食金球藻K的抑制率达到最高为79%,而中肋骨条藻K的促进率达到最高为108%,这可能表明三者之间的相互作用存在协同效应。

抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)褐潮研究概述

1985年由抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)引发的褐潮首次出现于美国东北部的一些沿海海湾,后来又于1997年在南非的萨尔达尼亚湾暴发;2009年秦皇岛海域褐潮的暴发使中国成为世界上第三个受其影响的国家。尽管抑食金球藻对人体健康没有直接的不利影响,但是它会导致贝类生长缓慢甚至死亡,从而造成巨大的经济损失和严重的生态问题。本文对国内外学者近年来在抑食金球藻的生理生化特征、暴发与消亡的原因、生态危害及预防措施等方面的研究进行了系统总结,为抑食金球藻褐潮防治及维持海洋生态系统的稳定提供科学依据。

抑食金球藻褐潮环境影响因素研究进展

抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)属于海金藻纲(Pelagophyceae),该藻水华又被称为"褐潮",会引起扇贝滞长、水质恶化。褐潮最早于上世纪80年代出现在美国东海岸的一些河口,后蔓延至南非,近年来在中国的秦皇岛海域也有暴发,严重影响了贝类养殖业及沿海旅游业的发展。本文简要总结了抑食金球藻褐潮的发展历史及其带来的生态效应,着重介绍了影响该藻生长的环境因素,包括营养盐、温度、盐度和光照等,并概括了国内褐潮的发展和研究现状,以期加深对褐潮的暴发机制、危害方式和生态环境效应的认识,为建立褐潮暴发的预警预报方法和扇贝健康养殖的生态环境保障技术提供科学依据。

抑食金球藻对翡翠贻贝生长及摄食的影响研究

在室内以翡翠贻贝(Perna viridis)为对象,研究单种抑食金球藻(Aureocuccos anophagefferens)及其与亚心形四爿藻(Tetraselmis subcordiformis)混合藻液条件下抑食金球藻对贻贝的生长和摄食的影响。结果表明,抑食金球藻对翡翠贻贝的生长和摄食均有显著的负面影响。单种高、中浓度抑食金球藻组贻贝的鲜重、干重及无灰分干重均显著低于混合藻组,贻贝的个体生长条件指数(CI)下降明显,其下降率甚至高于饥饿组。混合藻组中贻贝的CI、软组织的鲜重、干重、无灰分干重等均显著低于对照组,其抑制程度与混合藻组中抑食金球藻浓度有关,当混合藻组中抑食金球藻浓度较大时(≥4×105 cells/mL),贻贝的上述指标更低。四组混合藻中贻贝的摄食率也均显著低于对照组,抑食金球藻对贻贝的抑食作用也与其藻细胞密度有关,混有较高密度抑食金球藻组中贻贝的摄食率更低,说明抑食金球藻并非因其个体太小而不能被贝类正常摄食,可能产生了某种生物活性物质抑制了贻贝的摄食和生长,亚心形四爿藻能在一定程度上可以缓解抑食金球藻对贝类摄食和生长的抑制作用。

秦皇岛近岸爆发褐潮重金属分布研究

2009年以来秦皇岛海域爆发褐潮,赤潮种是抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens),2017年8月对秦皇岛北戴河海域进行了海域调查,探讨和分析了秦皇岛海域抑食金球藻赤潮爆发期间的海水环境因子,主要分析海水重金属分布特征,并对环境因子进行了相关影响分析。赤潮期间整个调查海域大部分区域重金属含量符合海水一类水质标准。褐潮爆发区域海水中的重金属含量较其他海域偏高。

渤海海域褐潮期微型浮游生物多样性的初步研究

2009年以来每年夏季在河北省渤海海域爆发大面积的褐潮,致使当地海洋生态系统和水产养殖业遭到严重破坏。褐潮优势藻个体微小(约2μm),难以通过传统的形态学观察进行藻种鉴定,因此可借助于分子生物学方法对其进行鉴定。本研究收集了2011年褐潮爆发期山海关、新开口、乐亭海域3个站位的微型浮游生物样品,建立了微型浮游生物的18S rDNA可变区V9的克隆文库并进行测序,BLAST比对确定序列的分类信息。结果表明,各海域浮游生物的多样性组成不同,山海关海域物种丰富度低于新开口和乐亭。同时发现,抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)在3个站位中均具有较高的丰度,占山海关海域测序总量的74%;多形微眼藻(Minutocellus polymorphus)在3个站位中也均可检测到,在新开口和乐亭海域的丰度较高。以上结果表明,渤海海域的褐潮可能是由这2种褐潮生物共同形成的。

秦皇岛扇贝养殖区褐潮暴发期浮游微藻群落结构特点研究

从2009年开始秦皇岛附近海域连年暴发大规模褐潮,对当地的扇贝养殖业造成了很大破坏。本研究用构建克隆文库和实时荧光定量PCR的方法对2012年6月褐潮暴发期内秦皇岛附近海域扇贝养殖区微藻群落结构和多样性进行研究,分析微藻种群结构在空间上的变化以及褐潮暴发与环境变量之间的关系。结果发现,抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)确为该种褐潮的原因种;不同站点群落组成和环境因子之间的多变量冗余分析(Multivariate Redundancy Analysis,RDA)表明,硝酸盐浓度降低、适宜的温度和pH条件以及该海域水产养殖活动的增加可能是造成该海域微藻群落结构变化的主要原因。

褐潮研究现状

继甲藻赤潮、浒苔绿潮的暴发后,2011年中国又一种新的海洋灾害——褐潮(brown tide)被首次确认,中国成为继美国和南非之后第三个出现褐潮的国家。褐潮对我国沿海养殖业、渔业资源、生态环境以及人类健康构成了重大的危害和威胁,严重影响了沿海经济。因此加强与褐潮相关的生态学与海洋学研究,探索褐潮的发生机制,并建立监测网络,进行褐潮预警预报,对减少褐潮的危害,保障我国沿海经济的持续发展,具有十分重要意义。

秦皇岛海域褐潮暴发区中溶解氨基酸分布特征及季节变化

通过现场调查,对秦皇岛海域抑食金球藻褐潮暴发区的溶解氨基酸的含量、水平分布、季节变化、组成特征以及与理化因子之间的相关性进行了研究。结果表明:该海区含有较高浓度的溶解结合态氨基酸(DCAA),平均浓度为3.02μmol/L,是总溶解氨基酸(DTAA)的主要组成部分,约占DTAA含量的85%;而溶解游离态氨基酸(DFAA)的含量较低,平均浓度为0.52μmol/L。DCAA和DFAA均有明显的季节变化趋势:3—6月有所升高,7月份明显下降,12月又有所回升。对氨基酸和理化因子的相关性进行分析可知,海水中溶解氨基酸与尿素呈显著正相关(p<0.01)。海水中DFAA的个体氨基酸组成以及酸性氨基酸和碱性氨基酸含量的相对大小存在季节差异,这可能与不同种类氨基酸的来源、保存以及抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)对其利用能力不同有关。

基于高通量测序分析的荣成扇贝养殖区微型浮游生物群落结构研究

运用Illumina高通量测序技术对2011年7月荣成八河扇贝养殖区和楮岛扇贝养殖区中微型浮游生物群落组成特征进行研究,结果表明,在浮游植物种类组成上,2个样品中共检测到22个纲,其中海金藻、硅藻、绿藻、甲藻和隐藻是主要类群,多形微眼藻和抑食金球藻的18SrDNA相对丰度较高;在浮游动物种类组成上,2个样品中共检测到16个门,在八河扇贝养殖区18SrDNA相对丰度较高的浮游动物是软体动物、有孔虫和纤毛虫,而在楮岛扇贝养殖区则是环节动物的18SrDNA相对丰度较高。结果表明,荣成扇贝养殖区有暴发褐潮的可能,需采取有效措施进行应对。

秦皇岛近海褐潮高发区浮游植物的碱性磷酸酶活性分析

碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,AP)是浮游植物在磷胁迫状态下表达的一种水解有机磷源的胞外酶,可用于指示海区浮游植物的磷胁迫状态。本研究于2013年7月,对秦皇岛近海抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)褐潮发生期间浮游植物的碱性磷酸酶活性(AP activity,APA)进行研究,结合其他理化参数,分析藻华发生时浮游植物的磷营养状态及其对海水中磷源的水解与利用情况。结果表明,褐潮发生时,抑食金球藻细胞密度高达108个/L,溶解有机磷(Dissolved organic phosphorus,DOP)成为浮游植物生长利用的主要磷源。抑食金球藻的细胞密度受到海水中NO3–、DOP、溶解无机磷(Dissolved inorganic phosphorus,DIP)浓度等的显著影响。浮游植物大量表达AP水解DOP,平均APA高达217.72 nmol/(μg·h)±90.86 nmol/(μg·h)(350.44 nmol/(L·h)±130.57 nmol/(L·h)),且APA随浮游植物生物量增大而显著增加。该结果表明抑食金球藻褐潮发生时,海区遭受严峻的磷胁迫甚至限制。磷源,尤其是有机磷源的可利用性可能在秦皇岛海区抑食金球藻褐潮的发生和维持中起关键作用。