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本研究分离培养了一株可稳定维持群体形态的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)，并以此为主要实验材料比较研究了在不同铁和钙浓度下，单细胞和群体状态铜绿微囊藻的生理变化。
为了解南京玄武湖水华蓝藻的种类组成，对2005年8月至2006年10月间采集的蓝藻水华样品，通过形态学特征和ITS序列分子标记的方法对水华的优势种类进行了鉴定。结果发现玄武湖水华主要由微囊藻构成，通过形态特征鉴定主要种类为铜绿微囊藻(M.aeruginosa)、挪氏微囊藻（M.novacekil)和惠氏微囊藻(M.wesenbergil)。3种藻的生物量在水华中的相对比例分别为30％～45％、35％～40％和10％～15％。采用分子标记的方法对两种优势种类进行了分子鉴定。PCR扩增ITS序列并进行测序，通过基因序列比对和基于ITS序列的系统发生树分析，进一步确定了优势种类为M.aeruginosa和M.novacekii;通过检测产毒基因mcyB来确认2株优势微囊藻的产毒特性，PCR扩增结果均出现了大约为780bp的特异性片段，表明这2种藻均为产毒种。对水华提取物的高效液相色谱(HPLC)测定，表明玄武湖水华中微囊藻毒素的种类主要是MC-LR和MC-RR。
分别在限铁和富铁的条件下，比较研究了M.aeruginosa PCC7806(单细胞株)和M.aeruginosa XW01(群体株)2株铜绿微囊藻的生长、光合作用效率、铁载体分泌及其细胞对铁元素的积累。2株藻的ITS序列相似性为95％，铁吸收调节蛋白基因fur的序列相似性为98％，二者具有很高的遗传相似性。研究表明，在限铁条件下单细胞株微囊藻生长受到抑制，在第6d藻体黄化死亡，但群体株在限铁条件下能维持一定的生长；限铁条件下最大光能转化效率(Fv/Fm)群体株高于单细胞株，二者分别为0.1824±0.014和0.1604±0.017。群体株比单细胞株有更高的光合作用能力：2株藻均可产生铁载体菌株，其铁载体类型为氧肟酸盐型。在限铁条件下，群体株比单细胞株产生更多的铁载体。通过测定藻体铁的含量，发现缺铁条件下藻体积累的铁含量不足富铁条件下的1/3，但不同铁浓度培养的两株藻之间铁含量差异不大。研究结果显示，群体株比单细胞株有更强的适应低铁环境的能力，其机理并非是由于二者对铁吸收和积累的差异导致，可能是由于单细胞株的其他生理代谢过程对细胞内低铁状态更为敏感。
为探索微囊藻形成群体的外界因素，本研究探索了不同钙浓度对群体生长的影响，发现低钙下微囊藻群体较小，约87.025μm，铜绿微囊藻在富钙条件下促进微囊藻形成大的群体，群体大小约1419.685μm。同时，富钙条件下促进微囊藻的上浮性，限钙条件下，微囊藻的上浮率4.32％，而在富钙条件下，微囊藻上浮率大大提高，达到15.6％，究其原因，Ca2+含量的提高促进了微囊藻胞外多糖的合成，电镜观察上浮微囊藻细胞超微结构，胞内未见明显伪空胞。此外，Ca2+能促进微囊藻凝集素的凝集作用，这一作用有可能与微囊藻聚集成大的群体有关。钙离子与胞外多糖形成的钙桥也增强了细胞间的相互作用，可能也有利于微囊藻聚集形成群体。