滇池铜绿微囊藻春化作用原理及其基因控制模型改进

为更好地阐述滇池铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa in Dianchi Lake）需求低温的原因、增长与低温高温之间的关系等,对长期的藻春化作用研究所获得的成果进行了梳理、归纳、凝练、提升,形成了藻春化作用原理。在此基础上,对旧的藻春化作用基因控制模型（假说）进行了改进。滇池铜绿微囊藻春化作用原理是：（1）该藻生长活动对低温有需求;（2）休眠高温具有停止藻增长的作用,生长高温具有抑制藻增长的作用;（3）诱导低温能解除休眠高温对藻的休眠作用,解除生长高温对藻的抑制作用;（4）藻的休眠程度和被抑制程度与休眠高温、生长高温的强度、作用时间呈正相关;（5）诱导低温解除藻的高温休眠作用、抑制作用的时间与藻的休眠程度、被抑制程度呈正相关;（6）连续低温诱导可出现最大藻增长率;（7）最适诱导低温产生藻春化作用和解除藻高温休眠作用的时间最短;（8）在最高到最适诱导温度（14-10℃）之间,藻的高温休眠作用、抑制作用的解除效果随诱导低温的降低而增强、随低温作用时间的延长而增强;在最适到最低诱导温度（13-7℃）之间,藻的高温休眠作用、抑制作用的解除效果随诱导低温的降低而减弱、随低温作用时间的延长而增强。滇池铜绿微囊藻春化作用原理可为该藻暴发的数量预测与工程控制提供新的科学理论和研究方法。对旧基因控制模型的改进主要是对激活基因、激活蛋白的结构、功能的细化,对调结蛋白特性的调整,对不同的诱导低温、休眠高温等温度起作用时调节蛋白构象变化的细化。改进后的新模型能够更好地阐释诱导低温与休眠高温等交互作用的藻春化作用原理。

太湖铜绿微囊藻暴发的藻密度预测技术路线的验证

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的繁殖力受低温和高温调控,休眠与生长高温对藻繁殖产生的停止和抑制作用可被诱导低温解除,藻繁殖力恢复程度取决于诱导低温的强度和作用时间,藻繁殖力恢复程度越高,其繁殖速率越大。基于铜绿微囊藻春化作用原理,提出了该藻暴发的藻密度预测技术路线(初春现场采藻分析预测用增长率→藻暴发的预报温光出现时现场采藻计数→预测藻暴发的藻密度),用于指导分析未来最适温光出现时太湖铜绿微囊藻是否暴发这一预测工作。对该藻密度预测的技术路线可行性进行了验证,用3个标准评价预测结果。验证结果为:(1)8个实验组的预测用增长率预测的藻密度与生长的藻密度相关性显著,表明预测用增长率测试合理;(2)在对应预测的6 d中,8组中有5组的预测结果准确性指数I≥0.6,即预测结果在生长藻密度的60%~140%以内,表明大多数预测结果的准确性较好,满足了评价标准一;(3)7 d预测结果有效变化范围的下限为M=(62%~67%)Mt、上限为M=(133%~138%)Mt时,占81%的有准确性预测结果的出现几率Q≥62.5%,满足了评价标准二;(4)预测结果有效变化范围的下限为M=(60%~66%)Mt、上限为M=(134%~140%)Mt时,有准确性的、出现率≥60%的预测结果连续出现天数为6 d,满足了评价标准三;(5)当预测结果偏差范围为(100%±33%),有准确性预测结果的出现几率降低12.5%,连续出现天数为2 d。验证可知,在预测时长为6 d内,有准确性的预测结果有比较高的出现几率是可控的,而不是随机的,预测技术路线指导太湖铜绿微囊藻暴发的藻密度预测是可行的;调高预测结果准确性指数或延长预测时长,预测风险将会增大。