銅綠微囊藻(M.aeruginosa)是一種在富營養(yǎng)化水體中容易種群暴發(fā)形成水華的藍(lán)藻。銅綠微囊藻水華頻繁暴發(fā)與其生活史和生理生態(tài)特性密切相關(guān),當(dāng)遇到外界環(huán)境脅迫時會形成營養(yǎng)休眠體沉入底泥表層渡過環(huán)境惡劣期,當(dāng)環(huán)境適宜時休眠體啟動復(fù)蘇從底泥進(jìn)入水體再次暴發(fā)水華。銅綠微囊藻休眠體復(fù)蘇是暴發(fā)水華的關(guān)鍵環(huán)節(jié),要從源頭防控水華的暴發(fā),對其復(fù)蘇機(jī)理的研究十分必要。本文以頻繁暴發(fā)春季銅綠微囊藻水華的沖天湖(系西洞庭湖水域)為研究對象,通過野外調(diào)查和室內(nèi)復(fù)蘇模擬實(shí)驗(yàn)對沖天湖水域底泥中的優(yōu)勢微囊藻休眠體、優(yōu)勢菌群、促藻菌群(株)促復(fù)蘇效果、促復(fù)蘇機(jī)理以及菌株條件下銅綠微囊藻休眠體復(fù)蘇模型擬建等進(jìn)行了研究,初步探討了沖天湖頻繁暴發(fā)春季銅綠微囊藻水華的原因和機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:(1)通過野外調(diào)查結(jié)果表明,沖天湖底泥表層優(yōu)勢微囊藻休眠體為銅綠微囊藻(M.aeruginosa)、水華微囊藻(M.flos-aqua)和惠氏微囊藻(M.wesenbergii)休眠體;優(yōu)勢菌群為微小桿菌屬(Exiguobacterium)、芽孢桿菌屬(Bacillus)和假單胞菌屬(Pseudomonas)菌群(株)。3類優(yōu)勢菌群對3種微囊藻休眠體復(fù)蘇均具促進(jìn)作用。(2)選用1株微小桿菌(E.sp013)和2株芽孢桿菌(Ba.spD06和Ba.spD24)進(jìn)行底泥復(fù)蘇模擬實(shí)驗(yàn),探討了3菌株在銅綠微囊藻休眠體復(fù)蘇前后對水體理化因子的影響。結(jié)果表明,3株底泥菌先于休眠體生長繁殖,消耗底泥表層(SWI)水體的溶解氧(DO),使底泥表層水體處于低溶氧狀態(tài);同時消耗底泥表層水體營養(yǎng),使可溶性無機(jī)氮(DIN)和活性磷(SRP)下降,且可溶性無機(jī)氮(DIN)下降速率快于活性磷(SRP),氮磷比(N:P=DIN:SRP)下降。3菌株通過降低底泥表層水體的溶解氧濃度和氮磷比(N:P)以促進(jìn)銅綠微囊藻休眠體復(fù)蘇,即使較低溫度條件下也具顯著促進(jìn)作用。基因差異性表達(dá)分析結(jié)果表明在實(shí)驗(yàn)的第3-7d菌組底泥表層水體N:P的下降可能刺激了銅綠微囊藻休眠體內(nèi)ntcA基因的表達(dá),提升了銅綠微囊藻休眠體的氮(N)代謝能力。(3)底泥復(fù)蘇模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在較低溫度條件下(10°C-15°C)3菌株及其混合菌都能顯著提升銅綠微囊藻休眠體光合系統(tǒng)的光合效率Fv/Fm,混合菌組的提升能力顯著強(qiáng)于單菌組Ba.spD06、Ba.spD24和對照組。較高溫度下(20°C-25°C),3菌株及混合菌對銅綠微囊藻休眠體光合效率Fv/Fm提升無顯著差異。通過對差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG富集分析發(fā)現(xiàn),15°C培養(yǎng)7d的菌組(TR)中銅綠微囊藻休眠體內(nèi)與光合作用相關(guān)的蛋白基因psaB和psbA基因均出現(xiàn)顯著上調(diào)(UP)。這些結(jié)果暗示底泥優(yōu)勢混合菌很可能是沖天湖水域頻繁暴發(fā)春季(低水溫)銅綠微囊藻水華的主要原因。(4)利用氣相色譜質(zhì)譜儀(GC-MS)進(jìn)行了代謝產(chǎn)物的檢測,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,從復(fù)蘇實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)液中共檢測出35種代謝產(chǎn)物,其中10種代謝產(chǎn)物只能從處理組(菌組TR)中檢出,有8種被驗(yàn)證對銅綠微囊藻休眠體具有促復(fù)蘇作用,即溴乙酸乙酯,1-氯二十七烷,3-甲基-十五烷,2,4-二叔丁基苯酚,1,2-鄰苯二甲酸二異辛酯,4-氯-2-硝基苯甲醇,二叔丁基對甲酚,十八醇,大部分代謝產(chǎn)物促復(fù)蘇的有效濃度較低。(5)將溫度、光照和優(yōu)勢菌三者作為影響休眠體復(fù)蘇的主因子考慮,利用T-S模糊理論與模糊集合對這三類因子進(jìn)行非精確量和不確定因素的描述,降低建模復(fù)雜度并建立復(fù)蘇模型。結(jié)果表明當(dāng)?shù)啄啾韺訙囟炔▌有∮?C°時運(yùn)用本文提出的預(yù)測模型產(chǎn)生的預(yù)測誤差小于復(fù)蘇總量的5%。當(dāng)溫度波動達(dá)到10-15C°時預(yù)測的偏差過大,失去預(yù)測的價值。
【學(xué)位單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X524;X172
【部分圖文】：

圖 2.1 沖天湖取樣點(diǎn)示意圖Fig.2.1 sampling sites in lake Chongtian試劑器（半徑 20cm,高 180cm，自己設(shè)計定制）；K-B 底泥丹麥）；水樣采樣器（Micros-II 雙管，德國）；分樣過濾恒溫箱（BX-20，Wale）；光電顯微鏡（BA400，Motic）；NG）；超低溫冰箱（902-ULTS，美國 Thermo）超聲波破碎儀（滅菌鍋(BXM-50VD，上海博訊)；人工氣候箱（BIC-800,上Eppendorf，美國艾本德）；便捷式溶氧測定儀（JPB-607A0g,Macklin）；酵母膏(500g,Macklin）；磷酸鐵(250g,Alfa)500g,Macklin）；碘化汞（100g,Macklin）；生理鹽水(0.7%,

及 Duncans 多重比較分析處理，以 P＜0.05 作為差異顯著水平。2.2 結(jié)果與分析2.2.1 淺層底泥優(yōu)勢菌群區(qū)系動態(tài)2～5 月份底泥表層總菌濃度顯著上升，5～10 月份底泥表層總菌濃度無顯著差異（P＞0.05），其中 9 月份總菌濃度最大且為 8.89×105CFUml-1，2 月份總菌濃度僅1.16×105CFUml-1（圖 2.2Ⅰ）。微囊藻捕捉器內(nèi)外上覆水水體中的總菌濃度動態(tài)與底泥總菌濃度動態(tài)基本一致，但總菌濃度遠(yuǎn)低于底泥總菌濃度，同月份微囊藻捕捉器內(nèi)外上覆水體總菌濃度無顯著性差異（P＞0.05）（圖 2.2Ⅱ）。

差異（P＞0.05），但與其他月份均具顯著性差異（P＜0.05）（圖 2.4Ⅱ）。沖天湖取樣點(diǎn)水域在 6 月和 9 月份微囊藻細(xì)胞豐度顯著高于其他月份（P＜0.05）（圖2.4Ⅱ），捕捉器內(nèi)外上覆水體中優(yōu)勢藻種占比無顯著性差異(圖 2.5I、圖 2.5Ⅱ)。6 月

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2830705