中國水華藍藻新記錄種——卵孢金孢藻(Chrysosporum ovalisporum)的生理生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、全球性氣候變暖和水體富營養(yǎng)化為藍藻水華的頻繁爆發(fā)和有毒有害藍藻物種的全球擴散提供了基礎(chǔ)條件；藍藻水華和藍藻入侵等生態(tài)問題也越來越受到生態(tài)學(xué)家們的關(guān)注。然而，有關(guān)入侵藍藻的生理生態(tài)學(xué)研究方面的報道總體相對較少，尤其是入侵藍藻在“新領(lǐng)地”中的生態(tài)競爭策略和生理響應(yīng)方面的研究仍鮮有報道。本文以上海臨港地區(qū)景觀水體中發(fā)現(xiàn)的未知新記錄水華藍藻為核心研究對象，以原位研究結(jié)合室內(nèi)實驗的方式，對其分類學(xué)特征、生活史、化感競爭策略、對高營養(yǎng)鹽添加的響應(yīng)、

2、對浮游動物群落的影響，以及對陸生菊科植物化感作用的生理生態(tài)響應(yīng)等方面進行了研究，以期為我國水華藍藻生物學(xué)的基礎(chǔ)研究積累資料，為入侵水華藍藻的水資源生態(tài)管理提供指導(dǎo)依據(jù)。
　　具體研究內(nèi)容如下：
　　1.對上海滴水湖附近景觀水體（隸屬于國家海洋局東海計量中心，下稱“東海池塘”）中的未知水華藍藻進行分離和純化，獲得4株純化藻株；通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等手段對其形態(tài)特征和細胞超微結(jié)構(gòu)進行觀察；通過測定16S rRNA基

3、因序列對其分子生物學(xué)特性進行了解，結(jié)果表明，該物種為中國水華藍藻新記錄種——卵孢金孢藻。另外，通過cyr基因簇的擴增和測序，以及使用液相-質(zhì)譜聯(lián)用對其孢外濾液進行測定，發(fā)現(xiàn)該地理種群可產(chǎn)生擬柱胞藻毒素（CYN）。
　　2.野外調(diào)查及室內(nèi)培養(yǎng)實驗表明，在東海池塘中影響卵孢金孢藻關(guān)鍵性環(huán)境因子為水溫，而并非營養(yǎng)鹽。該物種在夏初水溫達到20℃時在水柱中出現(xiàn)，之后以藻殖段方式繁殖；在水溫27-32℃時，僅少量細胞分化成厚壁孢子（<0.5％

4、）；秋季水溫低于27℃時，將誘發(fā)孢子大量出現(xiàn)；水溫在21-27℃之間時，孢子分化率較高，24℃可能為野外生境產(chǎn)生孢子最佳溫度；當(dāng)水溫低于15℃，藻絲生物量極低，不形成孢子。地理分布分析表明，該物種起源于歐洲較溫暖的地區(qū)（地中海周邊湖、庫水體），近年來在全球范圍內(nèi)擴散趨勢明顯增強。
　　3.通過野外觀察和室內(nèi)模擬實驗發(fā)現(xiàn)，該物種可通過釋放代謝產(chǎn)物，對同水域的片狀微囊藻的生長、光合作用活力、細胞酶活力等形成化感抑制效應(yīng)，從而取得競爭優(yōu)

5、勢；但該競爭策略與水溫密切相關(guān)，夏季高溫時，適宜該物種生長，化感效應(yīng)明顯；秋季低溫時，自身生長受到溫度限制，化感作用消失。
　　4.為摸清卵孢金孢在營養(yǎng)鹽持續(xù)增加的條件或超富營養(yǎng)的條件下，是否會保持其優(yōu)勢地位，采用100L體積的大桶（39個）進行不同濃度N、P添加實驗，以觀察超富營養(yǎng)狀態(tài)下卵孢金孢藻豐度及浮游植物群落的動態(tài)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高濃度營養(yǎng)鹽添加（加N或加P）均可促進卵孢金孢藻和綠藻生物量的增加；尤其是N& P組的增加趨勢

6、顯著高于僅添加N或僅添加P組；但卵孢金孢藻的相對豐度卻隨添加濃度的增加而降低。小粒徑的綠藻（空星藻屬（Coelastrum spp.）、小球藻屬（Chlorella spp.）、四角藻屬（Tetraedron spp.）、柵藻屬（Scenedesmus spp.））的生物增加趨勢顯著高于絲狀的卵孢金孢藻，實驗結(jié)束時，小型綠藻占絕對優(yōu)勢，說明在高營養(yǎng)條件下小粒徑藻類更易取得競爭優(yōu)勢，綠藻占絕對據(jù)優(yōu)勢也可能成為小型超富營養(yǎng)水體中浮游植物群落

7、演替的格局之一。
　　5.為探究卵孢金孢藻對浮游動物的影響，以及后者對前者的響應(yīng)，本文對野外浮游動物和環(huán)境因子高頻采樣數(shù)據(jù)（每周一次）進行RDA和Fitting分析，結(jié)果表明：卵孢金孢藻是影響浮游動物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性因子，可對后者的豐度和多樣性產(chǎn)生影響。指示種閾值分析（TITAN）表明，當(dāng)卵孢金孢藻生物量達到19.370mg L-1時將引起浮游動物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變化；同時發(fā)現(xiàn)，隆腺溞（ Daphnia carinata）、鐘蟲

8、屬一種（ Vorticella sp.）、奧埃奧腔輪蟲（ Lecane ohioensis）、梨形四膜蟲（Tetrarhymena pyriformis）、長肢秀體溞（Diaphanosoma leuchtenbergianum）、廣布多肢輪蟲（Polyarthra vulgaris）和橈足幼體（Copepodite）等7種浮游動物種群的變化可作為水體中卵孢金孢藻豐度增高的指示物種。
　　6.為尋求新型生態(tài)控藻方法，以植物化感作用

9、為理論基礎(chǔ)，研究了陸生菊科植物蟛蜞菊對卵孢金孢藻的化感抑制作用。實驗表明：低濃度蟛蜞菊浸出液能促進卵孢金孢藻生長；而中、高濃度的浸出液可影響或破壞卵孢金孢藻細胞內(nèi)的類囊體、羧基體、氣囊等超微結(jié)構(gòu)，抑制葉綠素、藻藍蛋白等光合色素的合成，抑制光合系統(tǒng)Ⅱ的效率，并造成藻細胞斷裂、溶解，從而抑制藻類生長或造成藻細胞死亡。非線性擬合分析表明，暴露24h、48h、72h和144h后，蟛蜞菊浸出液對卵孢金孢藻光合活力抑制的半致死濃度（LD50）分別為