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假鱼腥藻和泽丝藻分布广泛,在各种生境的水体中均有分布,作为淡水生态系统常见种类,常常出现在水华期间。近年来国际上对假鱼腥藻和泽丝藻的研究和报道逐渐增多,我国水体中也普遍存在假鱼腥藻,却鲜有相关报道,甚至缺少我国假鱼腥藻属及其种类的描述,泽丝藻属的描述也仅一种。本研究以假鱼腥藻和泽丝藻为研究对象,采集野外自然水体样品,运用经典形态学分类方法并结合现代多相分类方法,研究我国假鱼腥藻和泽丝藻的地理分布、形态特征、超微结构、生理生化特征、分子系统以及多基因系统关系。同时运用分子生态学手段考察了我国四个不同水体中假鱼腥藻的时空动态。主要研究结果如下:
从我国17个淡水水体分离得到假鱼腥藻藻株83株,泽丝藻藻株24株,范围跨越25个纬度,覆盖我国温带和亚热带的5个水系,为今后深入认识这两类小型蓝藻提供丰富的藻种资源。通过对这些藻株进行藻丝形态、细胞形态、超微结构的观察和测量,最终确定分离到的假鱼腥藻可分为5个种,泽丝藻可分为2个种。由于目前尚无关于我国假鱼腥藻属及其种类的描述,关于泽丝藻属也仅在《中国淡水藻志》中描述Limnothrixplanctonica(Woloszy(n)ska)Meffert1988一种,因此这五种假鱼腥藻和其中一种泽丝藻是中国的新纪录种,分别为Pseuanabaenamucicola(NaumannetHuber-Pestalozzi)Schwabe1964,PseudanabaenagaleataB(o)cher1949,Pseudanabaenalimnetica(Lemmermann)Komárek1974,PseudanabaenacatenataLauterborn1915,Pseudanabaenaminima(G.S.An)Anagnostidis2001和Limnothrixredekei(VanGoor)Meffert1988。
在生理生化层面对我国最常见的假鱼腥藻Pseuanabaenamucicola和泽丝藻Limnothrixplanctonica不同地区来源的藻株的生长速率、相对光电子传递速率进行了研究,对假鱼腥藻和泽丝藻的色素组成和脂肪酸含量进行了研究和分析,表现了不同地域来源藻株的生理生化多样性,以及假鱼腥藻和泽丝藻的生理生化差异。首次研究了中国假鱼腥藻的脂肪酸组成类型、相对含量,并对其进行聚类分析,结果显示,形态特征和分子系统关系存在一定的吻合,脂肪酸聚类结果基本区分了Limnothrixplanctonica和假鱼腥藻类群。
在多基因系统关系层面,本研究基于16SrRNA、23SrRNA、ITS、cpcBA-IGS和rbcLX五个不同进化尺度的基因位点,结合已有的藻株序列分析本研究中的藻株序列,同时构建分子系统树,进行系统关系和多样性分析。结果表明:经典形态学定义出的泽丝藻模式株L.redekeiNIVACYA277/1和模式参考株L.redekeiPCC9416(SAG3.89)以及本研究中分离获得的Limnothrixredekei在16SrRNA、23SrRNA、ITS、cpcBA-IGS四个基因的分子系统中都和假鱼腥藻聚集在同一个类群(类群Ⅱ),而本研究中的Limnothrixplanctonica则和大部分泽丝藻聚在了另一个亲缘关系较远的类群(类群Ⅰ)。结合形态学观察结果与Meffert(1988)最初对泽丝藻的定义以及序列相似性分析,本研究认为类群Ⅰ应当独立于泽丝藻属之外形成一个新属。
根据假鱼腥藻和泽丝藻在rbcLX序列的差异首次设计出假鱼腥藻特异引物,通过实时荧光定量PCR对我国四个淡水水体中假鱼腥藻生物量进行检测,发现这四个水体中的假鱼腥藻生物量假鱼腥藻在夏季会达到甚至超过106cells/L,属于隐性水华蓝藻。在洱海和陆水水库(两个中营养到富营养化的过度水体)中,假鱼腥藻生物量随季节交替规律性变化,每年夏季和冬季分别出现一次高峰。在东湖和太湖(富营养化严重的水体)中,由于受到生长速率的限制和常见水华蓝藻的干扰,假鱼腥藻出现不均匀的分布和不规律的变化。