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大型溞亲代的蓝藻经历对子代适应铜绿微囊藻的影响

赵睿智  
【摘要】:随着全球气候变化和水体富营养化,导致蓝藻成为浮游植物群落中的优势种,甚至暴发蓝藻水华。枝角类浮游动物处于食物链的关键位置,将更高营养级的生物与生产者紧密联系起来。水华蓝藻通过牧食防御、劣质营养、对牧食者的表型响应(形态、毒性),抑制枝角类的生长繁殖。某些枝角类通过发展对水华蓝藻的牧食适应性、毒素同化与生理解毒等耐受性,可以与蓝藻共存并牧食与抑制其过度繁殖。本研究以水体中普遍存在的大型枝角类大型溞(Daphnia magna)为研究对象,围绕“滤食性浮游动物对有毒蓝藻耐受性发展”这一科学问题展开,选择主要的水华蓝藻—铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),基于大型溞亲代的蓝藻经历,探究大型溞子代对有毒微囊藻胁迫的响应。本文研究结果主要包括以下5个方面。1.亲代不同来源的大型溞子代对有毒微囊藻的适合度选择从宁夏3个不同水域(JC、SH、SS)分离的30个大型溞克隆为亲代,检测其子代对产毒铜绿微囊藻(toxic M.aeruginosa)的耐受能力。当投喂100%栅藻和混合藻(20%无毒铜绿微囊藻+80%栅藻)时,亲代不同水域来源的子代种群对有毒微囊藻的适合度显著不同,具体表现为子代幼体生长率在亲代来源不同水域种群之间、同水域不同克隆之间存在显著差异。研究结果表明,大型溞具有快速适应产毒蓝藻胁迫的基础。2.亲代牧食不同蓝藻的大型溞子代对有毒微囊藻的响应选择3个大型溞克隆为亲代,分别设立饵料藻(栅藻)、无毒微囊藻+栅藻、有毒微囊藻+栅藻3个食物处理组,经历4个世代后收集各处理组第二龄产幼溞,置于栅藻与混合食物(有毒微囊藻+栅藻)环境中,检测其子代对产毒铜绿微囊藻(M.aeruginosa)的耐受能力。亲代牧食蓝藻后,在有毒微囊藻胁迫条件下子代首次繁殖时间、繁殖量都显著高于亲代无蓝藻经历的子代,表现出对产毒藻胁迫的耐受性,这种耐受性的提高在亲代经历无毒微囊藻、有毒微囊藻的子代间差异并不显著。3.同世代亲代微囊藻胁迫的大型溞不同蜕子代对有毒微囊藻的响应为了探究大型溞同世代亲代的铜绿微囊藻经历,各成龄所产子代对产毒铜绿微囊藻胁迫的响应,对由单雌母体建立的大型溞克隆分别在100%栅藻(对照组)和20%铜绿微囊藻+80%栅藻(处理组)培养20成龄以上,检测每成龄产子代对产毒铜绿微囊藻的耐受能力。结果显示亲代经历过无毒微囊藻饵料的子代大型溞对有毒微囊藻的耐受能力要高于正常饵料经历的亲代各成龄产子代,且两种经历的亲代各龄产子代间差异极其显著,各龄产子代间变化幅度较大。这表明,一个世代中的亲代受蓝藻胁迫时间的延长,其子代对微囊藻胁迫的耐受能力增强。4.亲代微囊藻短期胁迫的大型溞子代对有毒微囊藻的响应为了探究大型溞亲代P1、P2、P3的铜绿微囊藻经历对子代耐受有毒微囊藻的影响,选择单雌母体建立的大型溞克隆分别在100%栅藻(对照组)和20%铜绿微囊藻+80%栅藻(处理组)培养,检测亲代不同经历的子代大型溞对有毒微囊藻的耐受能力。结果显示,亲代大型溞在微囊藻条件中的生活史特征及适合度均低于正常组,而亲代微囊藻短期胁迫的子代在有毒微囊藻环境中的生活史特征及适合度则高于亲代无蓝藻经历的子代。这表明,大型溞对有毒微囊藻的耐受能力是在亲代个体生活史期间诱导的防御发展,这种特性可以从亲代传给子代。5.亲代微囊藻长期胁迫的大型溞不同世代子代对有毒微囊藻的响应为了探究亲代跨世代经历微囊藻持续作用,子代对有毒铜绿微囊藻的作用的响应及饵料藻恢复对子代耐受微囊藻胁迫的影响。对由单雌母体建立的大型溞克隆分别在100%栅藻(对照组)和20%铜绿微囊藻+80%栅藻(处理组)培养10个世代,而后用100%栅藻恢复培养5个世代,检测不同世代的子代对产毒铜绿微囊藻的耐受能力。结果显示,经过微囊藻连续10个世代的作用后,大型溞子代在产毒铜绿微囊藻中的幼体生长率较对没有受到胁迫的子代大型溞显著提高。说明大型溞亲代经跨代持续经历微囊藻作用,其子代对有毒微囊藻产生牧食适应性。当亲代以正常饵料恢复培养后,子代大型溞依然保有适应有毒微囊藻的特性,但这种耐受能力会随着恢复代数增长而快速降低。大型溞子代对微囊藻耐受性的发展与亲代蓝藻经历的方式及程度有关。


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