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铜绿微囊藻群体诱导研究

刘光涛  
【摘要】:近年来,由于水体富营养化导致的蓝藻水华是威胁我国淡水湖泊生态系统平衡的主要生态灾害之一。水华形成后降低了水体质量,抑制其他水生生物的生长甚至危害人类的健康,严重破坏水域生态景观和生态环境。了解水华形成的机制,合理有效的预防和治理水华,是当前亟待解决的问题。 铜绿微囊藻因其特殊的形态结构和生理特征在竞争中占据较大优势,成为水华形成过程中的优势藻种。微囊藻一般以两种形式存在,单细胞的个体和多细胞的群体,自然水体中微囊藻通常是以群体作为生存单位。微囊藻群体能够起到调节浮力、抵御捕食等作用,对微囊藻在复杂的竞争捕食环境中取得生存优势极为重要,同时微囊藻形成群体也是水华形成过程中很重要的一环,推动了水华的暴发。微囊藻在室内是以单细胞形式存在,即使细胞密度很大的情况下仍难以形成群体,这阻碍了水华发生发展的研究进程。 为了更深入了解水华的形成机理,本系列实验选取铜绿微囊藻912作为研究对象,通过不同的实验设计,认识了微囊藻的生长特性,寻找到一种诱导微囊藻群体形成的稳定可靠的方法,观察和测定了不同生长状态下藻细胞的形态结构及生理生化变化,为进一步揭示微囊藻水华的机制提供一定的理论基础和科学依据。主要研究结果如下: 1)、培养铜绿微囊藻912室内培养的最佳光温组合为50001x/28℃,在此光温组合下微囊藻能够达到最大生物量,为106.8×106cell/ml。温度微囊藻对生长期内调整期的时间长短起到决定性作用,表现为相对30℃下调整期最短,其次为28℃条件下,25℃环境下调整期最长。 2)、铜绿微囊藻912在棕鞭毛藻的强捕食压力下能够形成较大的群体,群体中包含的细胞数目可达2000以上。棕鞭毛藻诱导微囊藻群体形成的整个过程可以分为三个阶段。第一阶段,吞噬期,微囊藻被迅速吞噬;第二阶段,渐变期,微囊藻和棕鞭毛藻的数目都处在相对稳定的水平,此阶段的后期颗粒状的微囊藻小群体开始形成;第三阶段,再生期,此阶段先是微囊藻群体数量不断增多,后半段开始出现群体的解离,最后试样中以单细胞微囊藻为主。棕鞭毛藻对微囊藻起到很强的吞噬效应,10d内的最高吞噬率可达80%,可以将其作为微囊藻水华生物治理中的“克星”生物。 3)、棕鞭毛藻捕食压力下诱导形成的微囊藻群体内部细胞间隙小于野外群体的细胞间隙。电子透射显微镜下群体微囊藻和普通微囊藻的胶质鞘的差异较为明显,群体微囊藻胶质鞘厚度大于普通微囊藻。 4)、微囊藻纯培养中,单位生物量的微囊藻产多糖能力一直维持在较为稳定的水平。微囊藻群体形成过程中,单位生物量(以OD值代表试样中生物量)的微囊藻的产糖能力也是不断增大的。群体微囊藻生长速率较慢。群体分离培养实验中,微囊藻的生长分成两个时期,前半期试样中有群体的形成,群体数目不断增加相应的单位生物量的微囊藻产多糖能力不断增强,后半期以群体的解离和单细胞微囊藻的繁殖为主,单位生物量的产多糖能力较前半期显著降低。


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