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《温州大学》 2016年
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产毒与非产毒微囊藻的竞争优势及其毒性效应研究

方婷轩  
【摘要】:自然水体中的微囊藻水华通常由产毒品系和非产毒品系微囊藻共同引发,并且很多研究表明随着气候变暖将使蓝藻水华进一步扩张。为了考察全球变暖背景下产毒与非产毒微囊藻的竞争优势及其水华生消过程对共存浮游生物的毒性效应及生态危害,本文研究了铜绿微囊藻产毒品系FACHB-905(Microcystis aeruginosa FACHB-905)和非产毒品系FACHB-469(M.aeruginosa FACHB-469)在不同温度下的种内竞争优势;气候变暖背景下两品系对普通小球藻(Chlorella vulgaris FACHB-8)的化感作用;微囊藻毒素MC-LR纯品、FACHB-905品系滤液、FACHB-905品系的细胞破碎液对小球藻的化感作用;以及不同浓度的FACHB-905品系对淡水浮游动物中主要类群——枝角类、桡足类、轮虫类种群动态的影响。主要研究结果如下:1、产毒微囊藻品系FACHB-905与非产毒微囊藻品系FACHB-469在不同温度下适应10天后,在20至30℃间,两品系的比生长速率均随着培养温度的升高而增大,当温度进一步升高到35℃又开始降低。并且FACHB-905品系的比生长速率比FACHB-469品系略高,无显著差异;但前者的最大光合作用速率(Pmax)和暗呼吸速率(Rd)均显著高于后者。将两品系转移至强光下(600μmol·photons·m-2·s-1)照射4小时后,两者的最大光化学效率(Fv/Fm)都显著降低,但是产毒品系fachb-905的fv/fm在30和35℃时显著高于非产毒品系fachb-469。与非产毒品系fachb-469相比,产毒品系fachb-905表现出较高的生长、光合作用潜能以及耐光性。2、两品系微囊藻分别与绿藻(小球藻)共培养时,会对小球藻的生长及光合作用产生具有温度和品系依赖性的化感效应:在20℃时对小球藻的生长和光合作用都有一定的促进作用;但随着温度的升高,微囊藻对小球藻的抑制作用逐渐增大,在35℃时其抑制率更是达到100%;并且产毒品系fachb-905对小球藻的抑制效应大于非产毒品系fachb-469。当把二者在中型生态系内分别与小球藻共培养时,在温度为20至25℃时,产毒品系fachb-905会抑制小球藻的生长从而成为优势种,而小球藻却会战胜非产毒微囊藻品系fachb-469而占据主导地位。3、200μg/l及以上浓度的mc-lr对小球藻生长会产生明显的抑制作用,并且随着mc-lr浓度的增大,对小球藻的生长和光合作用的抑制作用也逐渐增强,导致小球藻光化学效率下降。与mc-lr对小球藻的抑制作用相比,能够产生相同浓度mc-lr的m.aeruginosafachb-905藻细胞破碎液对小球藻生长和光合作用表现出更强的抑制作用,而m.aeruginosafachb-905藻滤液对小球藻的生长和光合作用在相同温度(25℃)下没有显著影响。4、不同浓度的产毒微囊藻品系fachb-905与在富营养化河道采集的混合浮游动物种群共培养时,枝角类和轮虫类的丰度都随微囊藻细胞密度的增加和培养时间的延长而逐渐下降,但桡足类种群的丰度却呈现先增加后下降。当在微囊藻中混入小球藻后,三个类群浮游动物丰度均呈先增加后降低的趋势,且其后期降低的速率显著下降。而随着小球藻所占比例(小球藻与微囊藻的细胞比例分别为1/10,1/1和10/1)的增加,微囊藻对各类群浮游动物致死作用越小,浮游动物个体生长量也最大。以上结果表明,全球气候进一步变暖会促进微囊藻水华的爆发,并且可能使通常由产毒品系和非产毒品系共同引发的微囊藻水华朝着使产毒品系占优势地位或成为单一优势种的方向发展;产毒品系所产生的微囊藻毒素对共存的浮游植物及浮游动物均产生毒性效应。因此,气候变暖将加快产毒微囊藻品系在群落中的演替进程,进而加剧生态危害。
【关键词】:铜绿微囊藻 蓝藻水华 小球藻 全球变暖 温度 光合作用 生长 浮游动物 种群
【学位授予单位】:温州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X52;X17
【目录】:
  • 摘要3-6
  • ABSTRACT6-13
  • 第一章 绪论13-23
  • 1. 水体富营养化13-15
  • 1.1 水体富营养化的形成原因13
  • 1.2 形成水体富营养化的污染源13-14
  • 1.3 水体富营养化的危害14-15
  • 2. 蓝藻水华15-17
  • 2.1 蓝藻水华的发生机理15-16
  • 2.2 影响蓝藻水华形成的因素16-17
  • 3. 微囊藻17-21
  • 3.1 微囊藻的概况17-18
  • 3.2 微囊藻毒素的产生及其危害18-19
  • 3.3 微囊藻的研究进展19-21
  • 4. 论文选题的依据、目的和意义21-22
  • 5. 论文的研究内容22-23
  • 第二章 气候变暖背景下产毒和非产毒微囊藻的竞争优势23-34
  • 1. 材料23-24
  • 1.1 试剂23-24
  • 1.2 仪器24
  • 2. 实验方法24-26
  • 2.1 微囊藻的培养24-25
  • 2.2 温度处理与比生长速率的计算25-26
  • 2.3 光合作用的测定及光合参数的计算26
  • 2.4 光胁迫处理及光化学效率的测定26
  • 2.5 统计分析26
  • 3. 实验结果26-31
  • 3.1 温度变化对铜绿微囊藻产毒及非产毒品系生长的影响26-28
  • 3.2 温度变化对铜绿微囊藻产毒及非产毒品系光合作用的影响28-30
  • 3.3 温度变化对铜绿微囊藻产毒及非产毒品系耐光性的影响30-31
  • 4. 结论与讨论31-34
  • 第三章 气候变暖背景下产毒和非产毒微囊藻对共存绿藻(小球藻)的化感效应34-47
  • 1. 材料34-35
  • 1.1 试剂34-35
  • 1.2 仪器35
  • 2. 实验方法35-37
  • 2.1 微囊藻和小球藻的培养35
  • 2.2 混合培养实验设计35
  • 2.3 比生长速率的测定35
  • 2.4 光合作用的测定及其参数的计算35-36
  • 2.5 化感作用的参数计算36
  • 2.6 生长及光化学效率抑制率的测定36
  • 2.7 产毒或非产毒微囊藻和小球藻混合培养的围隔实验36-37
  • 2.8 统计分析37
  • 3. 实验结果37-45
  • 3.1 不同温度下产毒或非产毒微囊藻对小球藻生长的影响37-39
  • 3.2 不同温度下产毒或非产毒微囊藻对小球藻光合作用的影响39-41
  • 3.3 产毒或非产毒微囊藻对小球藻生长的抑制效应41-42
  • 3.4 微囊藻和小球藻混合培养的化感效应42-44
  • 3.5 围隔实验中小球藻与微囊藻的竞争优势44-45
  • 4. 结论与讨论45-47
  • 第四章 微囊藻毒素对小球藻生长及光合作用的影响47-60
  • 1. 材料47-48
  • 1.1 试剂47-48
  • 1.2 仪器48
  • 2. 实验方法48-50
  • 2.1 微囊藻和小球藻的培养48-49
  • 2.2 微囊藻毒素不同浓度的处理49
  • 2.3 混合培养实验设计49
  • 2.4 比生长速率的测定49-50
  • 2.5 生长及光化学效率抑制率的测定50
  • 2.6 统计分析50
  • 3. 实验结果50-57
  • 3.1 混合培养处理对小球藻生长的影响50-51
  • 3.2 混合培养处理对小球藻光合作用的影响51-52
  • 3.3 微囊藻毒素MC-LR对小球藻生长的影响52-53
  • 3.4 微囊藻毒素MC-LR对小球藻光合作用的影响53-54
  • 3.5 微囊藻毒素MC-LR对小球藻光化学效率和比生长速率的影响54-55
  • 3.6 微囊藻毒素MC-LR对小球藻生长和光化学效率抑制率的影响55-57
  • 4. 结论与讨论57-60
  • 第五章 产毒微囊藻对浮游动物群落结构的影响60-72
  • 1. 材料60-61
  • 1.1 试剂60
  • 1.2 仪器60-61
  • 2. 实验方法61-63
  • 2.1 微囊藻和小球藻的培养61
  • 2.2 不同浓度的产毒微囊藻与浮游动物的共培养61
  • 2.3 高、低浓度的产毒微囊藻与浮游动物的共培养61-62
  • 2.4 不同浓度比例产毒微囊藻和小球藻与浮游动物的共培养62
  • 2.5 统计分析62-63
  • 3. 实验结果63-70
  • 3.1 不同浓度的产毒微囊藻对浮游动物种群动态的影响63
  • 3.2 高、低浓度的产毒微囊藻对浮游动物种群动态的影响63-65
  • 3.3 不同比例产毒微囊藻和小球藻对浮游动物种群动态的影响65-70
  • 4. 结论与讨论70-72
  • 参考文献72-84
  • 致谢84-85
  • 在校期间成果及发表论文情况85

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