【摘要】：微囊藻是一種可以產(chǎn)生微囊藻毒素(MC)的藍藻,而藍藻水華暴發(fā)會給當?shù)氐墓I(yè)、娛樂業(yè)、旅游業(yè)以及飲用水供應造成巨大的負面影響。夏季和秋季藍藻水華暴發(fā)期間,太湖中MC污染嚴重,嚴重威脅人體健康。太湖春季至秋季期間環(huán)境因子變化顯著,但以微囊藻為優(yōu)勢物種的藍藻水華依然頻繁暴發(fā)。作者推測微囊藻基因型演替在微囊藻適應環(huán)境因子變化及水華長久維持過程中發(fā)揮了重要作用。水華暴發(fā)期間微囊藻基因型組成的時間變化研究結(jié)果表明,從春季到秋季主要的cpcBA基因型數(shù)目有增加的趨勢。DGGE圖譜的主要成分分析的排序圖顯示,三個采樣點中微囊藻cpcBA和mcyJ基因型組成均發(fā)生了逐漸演替現(xiàn)象,并且微囊藻基因型組成在三點間無明顯差異。冗余度分析發(fā)現(xiàn),除了湖心的mcyJ基因型組成演替外,其他情況下微囊藻cpcBA和mcyJ基因型組成的演替都與硝態(tài)氮、pH和化學需氧量(COD)顯著相關(guān)。這三個環(huán)境變量同時也和chl a以及MC濃度有很強的相關(guān)性。這些結(jié)果意味著能夠影響微囊藻群落組成的環(huán)境變量可能同時會影響微囊藻的生長和MC產(chǎn)量。太湖是一個擁有2250m2水面積的大型淡水湖泊,藍藻水華暴發(fā)期間,太湖北部、西部和中部水域為水華頻發(fā)水域。了解微囊藻水華在這些水域間的分布規(guī)律以及相關(guān)因子將有助于開展水華的預防和控制工作。對太湖北部、西部以及中部水域的微囊藻cpcBA基因型組成空間變化的研究未發(fā)現(xiàn)有空間分布規(guī)律,此結(jié)果意味著水華頻發(fā)水域的藍藻會發(fā)生交換。冗余度分析也未曾發(fā)現(xiàn)與微囊藻cpcBA基因型空間分布顯著相關(guān)的環(huán)境變量。與cpcBA基因型組成不同的是,mcyJ/cpcBA比值存在空間差異,但是此空間差異與環(huán)境因子也無顯著相關(guān)性。Chl a既存在明顯的空間分布差異并且此空間分布差異在6月9日和8月22日與氮(N)、磷(P)和COD顯著正相關(guān),不過這種相關(guān)性在10月15日的調(diào)查中未曾發(fā)現(xiàn)。將三個日期樣品綜合分析時發(fā)現(xiàn),硝態(tài)氮、總可溶氮(TDN). COD和總磷(TP)與微囊藻cpcBA基因型組成的時間變化顯著相關(guān)；mcyJ/cpcBA的時間變化與TDN和硝態(tài)氮顯著負相關(guān),而與TP和總可溶磷(TDP)顯著正相關(guān)；chl a與P和COD顯著正相關(guān),但是與N卻是顯著負相關(guān)。以上結(jié)果意味著富營養(yǎng)化程度對微囊藻cpcBA基因型組成和mcyJ/cpcBA比值的影響可能是一個長期的過程,而藍藻水華的生長對富營養(yǎng)化程度的響應則很迅速,同時作者還認為特定水域藍藻水華的生物量并不總是主要由藍藻的原位生長所決定。藍藻水華可以在不同水域之間遷移,而太湖中藍藻水華的遷移主要通過風驅(qū)動的表面漂移來進行。由于微囊藻群體的漂浮能力與其大小相關(guān),使得不同大小群體存在空間分布的差異。我們將從竺山灣采集的微囊藻按群體大小分為50μm、50～100μm、100～270μm和270μm四個級別,研究各級別群體在產(chǎn)毒和基因結(jié)構(gòu)上的差異并推測其對MC空間分布的影響。結(jié)果表明,50μm、50～100μm、 100-270μm和270μm的群體產(chǎn)生的MC分別占總MC濃度的12.19±11.17%、19.48±7.85%、61.29±12.57%和7.03±±9.56%。其中50～100μm、100～270μm以及270μm的群體占總細胞密度的比例與MC總濃度呈正相關(guān),而50μm的群體占總細胞密度的比例與MC總濃度則呈負相關(guān)。單個細胞MC含量有隨群體增大而增高的趨勢,不過在6月11日至9月16日期間,100～270μm的群體單個細胞MC含量要比270μm的群體含量高。50μm的群體中毒性較弱的MC-RR異構(gòu)體比例最高,并且100μm的群體中毒性最強的MC-LR比例要高于100μm的群體。實時熒光定量PCR結(jié)果表明,較大群體中產(chǎn)毒基因型的比例較高。對PCR-DGGE圖譜的主要成分分析表明,50μm和50μm群體的cpcBA以及mcyJ基因型組成有明顯差異,cpcBA基因型組成在50～100μm、100～270μm和270μm群體之間也有差異。這些以結(jié)果意味著太湖藍藻水華暴發(fā)期間不同大小微囊藻群體的單個細胞MC含量以及MC異構(gòu)體組成有差異,并且這種MC含量和組成的差異可能主要源自于它們基因型組成的差異。由于大群體主要存在于水表層,容易在水平空間發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此,太湖水質(zhì)監(jiān)管以及飲用水供應相關(guān)部門需要注意水華暴發(fā)期間較大微囊藻群體的出現(xiàn)和轉(zhuǎn)移,并且可以考慮將大群體的密度作為衡量水華毒性的一個參考指標�？紤]到微囊藻在自然界主要是以群體形態(tài)存在,我們比較了一株具有溶藻效果的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa) ACB3對單細胞和群體微囊藻溶解效果的差異。我們發(fā)現(xiàn)銅綠假單胞菌能夠強烈的抑制單細胞微囊藻的生長(86.62%至97.54%的溶藻活性)和光合活性,但是卻很難抑制群體微囊藻的生長和光合活性。除此以外,經(jīng)過銅綠假單胞菌處理后的群體微囊藻的群體大小會減少(群體大小為對照組的3.18%至49.67%)。本實驗所給出的數(shù)據(jù)為分析溶藻菌在微囊藻群體在自然界中獲得選擇優(yōu)勢中的作用以及對自然水體中微囊藻生長的影響提供基礎(chǔ)信息。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：Q949.2;X524
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本文編號：2687928