收藏本站
《中国海洋大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

海洋微藻种群增长和种间竞争的动态变化及其对UV-B辐射增强的响应:基于流式细胞术的研究探讨

周斌  
【摘要】: 臭氧层衰减而导致的UV-B(280-320 nm)辐射增强是全球性的重大环境问题之一,海洋生态系统不可避免会受到紫外辐射的明显影响。海洋微藻是海洋食物链的基础,是海洋的主要初级生产者,它不仅驱动着整个海洋生态系统的能流和物流,而且对调节全球变化起着重要的作用。海洋浮游植物的种群和群落的动态变化一旦受到破坏将会危及其它海洋生物及整个海洋生态系统。建立灵敏、快速的微藻生物分析方法将为预警性的指示和了解UV-B辐射增强对海洋生态系统的影响提供基础的依据,也为深入了解水生生态系统对UV-B辐射增强的响应过程与机制提供理论参考。流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)是一种在功能水平上对单个细胞进行定量分析的检测技术,通过同步高速分析大量细胞的多个参数而对细胞生理状态进行评价,在藻类生态学和毒理学的研究领域具有广泛的应用前景。目前该技术主要用以指示污染的退化程度以及污染胁迫条件下藻类的生理响应等方面,在微藻种群增长、种间竞争及其胁迫-响应生物标志物筛选方面的研究还未见报道。 本文因此以四种微藻:绿藻门的青岛大扁藻(Platymonas helgolandica)、金藻门的球等鞭金藻(Isochrysis galbana)、黄藻门的赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)和甲藻门的米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)为研究目标,在实验生态条件下基于流式细胞术系统研究了微藻种群增长和种间竞争的变化对UV-B辐射增强的响应,探讨了可能的作用机制,并筛选了能灵敏指示微藻生理响应变化的生物标志物。结果如下: 1.UV-B辐射增强对微藻的急性毒性作用研究 (1)利用流式细胞术能灵敏区分四种微藻:青岛大扁藻、球等鞭金藻、赤潮异弯藻和米氏凯伦藻种群中微藻活体细胞、细菌、死亡微藻细胞碎片以及培养体系中的悬浮颗粒,从而对种群中微藻密度的变化进行准确判定。 (2)根据荧光信号变化对细胞体积、内容物复杂程度、叶绿素a荧光、存活率、酯酶活性、活性氧含量和种群密度的同步检测,结果表明,不同微藻对UV-B辐射增强的响应存在较大的差别:在实验的剂量和时间范围内,a.四种微藻均呈现出活性氧含量不断增加、种群密度不断下降的变化趋势;米氏凯伦藻的存活率随辐射剂量的增加而不断下降,但对青岛大扁藻、球等鞭金藻细胞和赤潮异弯藻存活率的影响并不明显。b.UV-B辐射增强能降低四种微藻的叶绿素a荧光和酯酶活性,但对细胞体积、内容物复杂程度的影响因种而异:球等鞭金藻和米氏凯伦藻的体积大小和内容物的复杂程度不断下降,而在赤潮异弯藻中细胞体积下降、内容物复杂程度却有所增加,在青岛大扁藻中的变化不显著。 (3)基于流式细胞术的检测研究发现不同种类微藻对UV-B辐射增强响应的敏感性指标之间存在差异:青岛大扁藻与球等鞭金藻的活性氧含量变化对胁迫最为敏感,其EC50分别为508.6 J·m-2和560.2 J·m-2;而酯酶活性则是赤潮异弯藻和米氏凯伦藻中对胁迫响应的最敏感的指标,其EC50分别为为433.3 J·m-2和455.1J·m-2。2.共培养体系中UV-B辐射增强对微藻的急性毒性作用研究 (1)用流式细胞术能灵敏区分共培养体系中的两种不同种类的微藻;混合培养对微藻的生理指标产生了影响:与单独培养体系中的同种微藻相比,与球等鞭金藻共培养可引起青岛大扁藻和赤潮异弯藻存活率的降低,对其产生不利影响,却可导致米氏凯伦藻存活率升高,对其产生有益作用;共培养体系中的球等鞭金藻的存活率均未产生显著变化,但却出现酯酶活性下降而活性氧含量上升的变化趋势,说明混合培养虽然未对球等鞭金藻产生致死作用,但对其生理活动产生了不利影响。 (2)UV-B辐射增强可抑制共培养体系中微藻的种群生长,与未经UV-B辐射处理的对照组相比,3种共培养体系中微藻密度均显著降低,但对微藻生理活动的影响效果存在种间差异:共培养体系中青岛大扁藻和米氏凯伦藻叶绿素a荧光降低、活性氧含量升高,表明其生理活动受到明显抑制,而赤潮异弯藻则表现出酯酶活性上升和活性氧含量下降的变化趋势;UV-B辐射对共培养体系中球等鞭金藻的作用效果与共培养体系的微藻种类有关:当与青岛大扁藻共培养时活性氧含量随UV-B辐射增强而不断升高,而与赤潮异弯藻和米氏凯伦藻共培养时则表现出相反的变化趋势,即活性氧含量随UV-B辐射的升高反而有所下降。 (3)与单独培养体系相比,共培养体系中微藻对UV-B辐射响应的敏感性发生变化,指示指标也有所不同:球等鞭金藻-青岛大扁藻培养体系中2种微藻的生理敏感指标均为活性氧含量(EC50值分别为1187.1 J·m-2和694.6 J·m-2);球等鞭金藻-米氏凯伦藻体系中微藻敏感生化指标均为酯酶活性,EC50值分别为612.6 J·m-2和391.0 J·m-2;球等鞭金藻-米氏凯伦藻体系中敏感指标分别活性氧含量和种群密度,EC50值分别为832.8 J·m-2和578.2 J·m-2。研究结果表明,活性氧含量和酯酶活性变化可作为灵敏指示UV-B辐射胁迫-响应的生物标志物。 3.长时间、亚致死剂量的UV-B辐射对微藻种群生长的影响 (1)运用实验生态学方法研究了球等鞭金藻、赤潮异弯藻和米氏凯伦藻种群生长对UV-B辐射的响应。长时间、亚致死剂量的UV-B辐射能明显影响3种微藻种群的生长:3种微藻的种群密度均表现出低剂量(2.064 J·m-2·d-1)上升而高剂量(≥8.256 J·m-2·d-1)下降的趋势;球等鞭金藻与赤潮异弯藻的环境容纳量(carrying capacity, K)表现出低剂量(2.064J·m-2·d-1)上升而高剂量(≥8.256 J·m-2·d-1)下降的趋势,种群生长拐点时间(Tp)缩短;米氏凯伦藻K值无显著变化,但Tp显著延长。 (2)长时间、亚致死剂量的UV-B辐射条件均能导致3种微藻细胞体积增大;球等鞭金藻和赤潮异弯藻的叶绿素a荧光与存活率均表现为逐渐下降的变化趋势,但前者的内容物复杂程度升高,而后者则无显著变化;米氏凯伦藻内容物复杂程度下降,叶绿素a荧光与存活率无显著变化。 4.长时间、亚致死剂量的UV-B辐射对共培养体系中微藻种群生长和种间竞争的影响 (1)混合培养抑制了微藻种群生长,与单独培养体系中的对照组相比球等鞭金藻、赤潮异弯藻和米氏凯伦藻K值均显著降低; (2)长时间、亚致死剂量的UV-B辐射能对共培养微藻的微藻种群增长的动态变化产生影响:球等鞭金藻-米氏凯伦藻体系中球等鞭金藻种群密度、K值和Tp降低,而米氏凯伦藻种群密度、K值和Tp显著上升;球等鞭金藻-赤潮异弯藻体系中球等鞭金藻种群密度和K值降低,Tp显著延长,赤潮异弯藻种群密度与K值随UV-B辐射剂量的增加呈现先升高(2.064-66.048 J·m-2·d-1)后降低(≥132.096 J·m-2·d-1)的趋势。 (3)长时间、亚致死剂量的UV-B辐射影响了共培养微藻的种间竞争作用,对UV-B辐射增强条件下共培养体系中微藻的种群密度变化进行数值模拟,结果显示:随辐射剂量的增加,球等鞭金藻-米氏凯伦藻体系中种群竞争状态由球等鞭金藻占据优势转变为不稳定平衡状态,最终转变为米氏凯伦藻占据竞争优势;球等鞭金藻-赤潮异弯藻体系中种群竞争状态由不稳定平衡转变为赤潮异弯藻占据竞争优势。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:Q948.8

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡恒江,唐学玺,张培玉;UV-B辐射增强对三种赤潮微藻DNA的伤害效应[J];应用生态学报;2005年03期
2 李东侠,丛威,蔡昭铃,施定基,欧阳藩;Fe~(3+)对赤潮异弯藻生长和光合作用的影响[J];应用与环境生物学报;2003年03期
3 胡桂坤,张青田,董双林;三种维生素对赤潮异弯藻增殖的影响研究[J];天津科技大学学报;2003年04期
4 董栋;唐学玺;曲良;冯朝;王其翔;;UV-B辐射和多环芳烃对赤潮异弯藻生长的共同作用研究[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2007年S1期
5 董云伟,董双林;赤潮异弯藻和海洋原甲藻LSU rDNA扩增及序列分析[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2004年03期
6 李东侠,丛威,蔡昭铃,施定基,欧阳藩;赤潮异弯藻在铁限制条件下的光谱特性[J];应用生态学报;2003年07期
7 李东侠,丛威,蔡昭铃,施定基,欧阳藩;铁胁迫诱导的赤潮异弯藻细胞生化组成变化[J];应用生态学报;2003年07期
8 颜天,谭志军,李钧,于仁诚,王云峰,周名江;塔玛亚历山大藻和赤潮异弯藻对黑褐新糠虾和卤虫的急性毒性作用[J];海洋学报(中文版);2004年01期
9 董云伟,董双林,刘相义;不同起始浓度对塔玛亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的影响[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2004年06期
10 许妍,董双林,于晓明;缘管浒苔对赤潮异弯藻的克生效应[J];生态学报;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 夏钰妹;徐年军;孙雪;钱伟;;亚麻酸对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的抑制作用[A];渔业科技创新与发展方式转变——2011年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
2 夏钰妹;徐年军;孙雪;钱伟;;浒苔中亚麻酸对赤潮异弯藻的生长抑制作用[A];中国藻类学会第八次会员代表大会暨第十六次学术讨论会论文摘要集[C];2011年
3 何飘霞;王红霞;陆斗定;戴鑫烽;夏平;;东海赤潮异弯藻Heterosigma akashiwo的形态特征及其分子序列分析[A];中国藻类学会第八次会员代表大会暨第十六次学术讨论会论文摘要集[C];2011年
4 汪浩;刘义军;;降低CT辐射增强防护意识[A];2009中华医学会影像技术分会第十七次全国学术大会论文集[C];2009年
5 娄运生;程焕友;王恩眷;武君;;UV-B辐射增强下施氮对大麦土壤微生物量碳、氮的影响[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
6 徐年军;金浩良;孙雪;;肠浒苔对赤潮藻的抑制作用及其抑藻物质的分离[A];中国藻类学会第八次会员代表大会暨第十六次学术讨论会论文摘要集[C];2011年
7 徐年军;唐军;张泽伟;严小军;;大米草对赤潮藻的抑制作用及其抑藻物质的分离鉴定[A];庆祝中国藻类学会成立30周年暨第十五次学术讨论会摘要集[C];2009年
8 徐年军;唐军;张泽伟;傅永静;严小军;;大米草对赤潮异弯藻和海洋原甲藻生长的影响[A];中国海洋湖沼学会藻类学分会第七届会员大会暨第十四次学术讨论会论文摘要集[C];2007年
9 江晓东;黄小梅;李永秀;;UV-B辐射增强对保护性耕作冬小麦光合特性的影响[A];第28届中国气象学会年会——S11气象与现代农业[C];2011年
10 张文会;郭尚敬;郭彦;魏秀俭;;紫外线B辐射增强对水稻影响的研究进展[A];山东省植物生物学研究进展学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报驻俄罗斯记者 张浩;人类真的无须对温室效应负责吗[N];科技日报;2007年
2 王东琦;领跑生物农业[N];科技日报;2005年
3 骆丹 吴倪娜;气温升高预防皮肤病[N];健康报;2006年
4 谭晓林 田浩 葛秀慧 刘金媛;使用手机怎样防止电磁波辐射[N];河北科技报;2002年
5 王力平;山西抽查手机合格仅六成[N];中国质量报;2007年
6 凤雷 士凡 吴健 占领;丰南农副产品加工业蓬勃发展[N];唐山劳动日报;2006年
7 程刚;加紧培育“抗暖作物”的时候到了[N];科技日报;2008年
8 赵辉储诚亮;开发区东区控制性详规基本敲定[N];宜兴日报;2008年
9 本报记者 朱广菁 实习记者 闫松 甘勃;消除臭氧洞仅仅禁氟是不够的[N];大众科技报;2007年
10 本报记者 王剑 实习生 杨帆;“副中心”引发的现实差距[N];黄石日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周斌;海洋微藻种群增长和种间竞争的动态变化及其对UV-B辐射增强的响应:基于流式细胞术的研究探讨[D];中国海洋大学;2010年
2 周立明;小珊瑚藻对3种赤潮微藻的克生效应对UV-B辐射增强的响应研究[D];中国海洋大学;2008年
3 蔡恒江;孔石莼—赤潮异弯藻相互作用及其对UV-B辐射的响应[D];中国海洋大学;2007年
4 邢磊;海水介质中一氧化氮的电化学分析方法及一氧化氮对赤潮异弯藻影响研究[D];中国海洋大学;2004年
5 徐娜;中国北方海区部分单胞藻的分离、培养及基因条码研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
6 唐莉娜;水稻对UV-B辐射增强的生理响应及其抗性动态遗传的研究[D];福建农林大学;2003年
7 王仁君;大型海藻对有害赤潮微藻克生效应的实验生态学研究[D];中国海洋大学;2007年
8 胡正华;紫外辐射增强对农田生态系统温室气体排放的影响[D];南京农业大学;2007年
9 蔡卓平;有机磷农药对海洋微藻的毒物兴奋效应及其机理研究[D];暨南大学;2009年
10 李春雷;海洋微藻对CO_2加富响应的实验生态学研究[D];中国海洋大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于风娟;两株高效溶赤潮异弯藻放线菌的分离、鉴定及溶藻活性物质的初步研究[D];华中师范大学;2011年
2 徐玲玲;一株赤潮异弯藻溶藻细菌的分离与溶藻特性研究[D];华中师范大学;2010年
3 许艳婷;赤潮赤潮异弯藻培养液CDOM分析及其潜在的化感作用[D];宁波大学;2011年
4 李曼华;UV-B辐射增强对冬小麦和玉米影响的对比研究[D];南京气象学院;2004年
5 薛跃奇;几种海洋赤潮藻对UV-B辐射增强的响应[D];中国海洋大学;2005年
6 谢纯刚;UV-B辐射对两种藻类生长及营养盐释放的影响[D];南京林业大学;2010年
7 许妍;大型海藻缘管浒苔(Enteromorpha linza)对微藻赤潮异弯藻(Heterosigma akaskiwo)克生作用的实验研究[D];中国海洋大学;2005年
8 江艳;无菌赤潮异弯藻的分离及生物学特性研究[D];安徽农业大学;2005年
9 顾夏天;UV-B辐射增强对不同大麦品种土壤生物学特性的影响[D];南京信息工程大学;2012年
10 崔鑫;海洋胶体物质的性质及其对有害赤潮藻生长的影响[D];中国海洋大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026