洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其与环境因子之间的相关分析

为了解洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其空间分布,于2014年8月对洪泽湖30个采样点水体的营养盐浓度和Calson富营养化指数(trophic state index,TSI)进行研究,同时采用实时荧光定量PCR技术测定了有毒和无毒微囊藻丰度.结果表明,洪泽湖水体的总氮和总磷浓度平均值分别为1.63 mg·L-1和0.11 mg·L-1,富营养化指数在58.1~73.6之间,洪泽湖水质呈富营养化状态;有毒微囊藻在洪泽湖广泛分布,其丰度在1.13×104~3.51×106copies·m L-1之间,总微囊藻丰度在1.06×105~1.10×107copies·m L-1之间,有毒微囊藻占总微囊藻的比例在8.5%~38.5%之间,平均值为23.6%,有毒微囊藻丰度及其比例均呈现出明显的空间差异性;相关分析结果显示,总微囊藻、有毒微囊藻和有毒微囊藻所占比例三者之间呈极显著正相关性(P0.01),总微囊藻和有毒微囊藻丰度与叶绿素a浓度和TSI有极显著正相关性(P0.01),与透明度有极显著负相关性(P0.01),有毒微囊藻所占比例与叶绿素a、总氮、总磷和TSI有极显著正相关性(P0.01),与TN/TP和透明度有极显著负相关(P0.01).因此,削减洪泽湖总氮、总磷浓度一方面可以降低水体富营养化水平,另一方面有利于抑制有毒微囊藻对无毒微囊藻的竞争优势.     

太湖蓝藻水华期间水体和底泥中产毒微囊藻与非产毒微囊藻种群丰度研究

运用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,QPCR)技术研究了太湖蓝藻水华期间不同湖区水体和底泥中产毒微囊藻与总微囊藻种群丰度.结果表明,湖区间产毒微囊藻种群和总微囊藻种群丰度明显不同:在水体中,竺山湾(N5)和梅梁湾(N2)产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度高于贡湖湾(N4)和湖心(S4...     

海河天津段微囊藻及其毒素的空间分布及与水环境因子的关系

采取荧光定量PCR技术及ELISA酶联免疫吸附法,以mcyD基因和PC-IGS基因为靶基因对夏季蓝藻暴发期间海河天津市区段的产毒微囊藻种群丰度和毒素含量进行了研究.结果表明：夏季海河天津市区段微囊藻种群丰度具有明显差异性：产毒微囊藻种群丰度为1.16×10⁴~2.48×10⁷copies/mL占总微囊藻种群的4.25%~28.59%.藻毒素含量最高点为8号采样点天津站,每升水体中藻细胞共含毒素195.51μg,除去藻细胞水中毒素浓度为0.97μg/L.总的来说,海河天津市区段微囊藻总基因拷贝数较高,产毒微囊藻丰度在不同采样点间差异较大,影响水体中微囊藻丰度的最主要环境因素是pH值.海河水体中毒素含量没有超过安全阈值,但是单位体积水体中藻细胞内毒素含量很高,具有较高的毒素释放潜力,可能对下游河口生态系统造成潜在威胁.     

洋河水库微囊藻毒素及产毒株种群丰度的时空分布特征

在洋河水库设置6个采样点,于2015年5—10月采集水样,利用高效液相色谱测定了微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)的浓度,并采用基于mcy A和mcy B基因的荧光定量PCR技术检测产毒蓝藻与产毒微囊藻种群.同时,分析了水体中微囊藻毒素浓度和组成的时空分布特征,以及产毒蓝藻与产毒微囊藻丰度的动态变化.结果表明,洋河水库微囊藻毒素(Microcystins,MCs)浓度范围为0.24~10.99μg·L~(-1);水体中产毒蓝藻占总蓝藻种群丰度的7%~55%,产毒微囊藻占总微囊藻种群丰度的8%~59%,是主要的产毒蓝藻;微囊藻毒素浓度与产毒株种群丰度时空分布特征一致,季节变化规律为夏季秋季春季,空间分布表现为西洋河口附近区域高于东洋河口附近区域;而微囊藻毒素组成无显著时空差异,均以MC-RR和MC-LR 2种亚型为主.Pearson相关分析显示,产毒微囊藻种群丰度及其比例是影响微囊藻毒素浓度变化的主要因素,且其与总磷和叶绿素a浓度呈显著正相关(p0.01).     

洱海水华期间饮用水源区产毒微囊藻和微囊藻毒素-LR的分布特征

水华期间微囊藻毒素的释放会严重影响洱海饮用水源水质安全.应用荧光定量PCR结合酶联免疫法快速检测洱海水华高发秋季(8—11月)主要旅游区和饮用水源地产毒微囊藻丰度和微囊藻毒素LR浓度.结果表明,荧光定量PCR方法能够快速定量洱海中总微囊藻种群和产毒微囊藻丰度,并且能有效预测洱海水体产毒潜能.洱海总微囊藻平均丰度为8.15×10~6copies·L~(-1),9月份均值最高,产毒微囊藻平均丰度为6.42×10~5copies·L~(-1),也于9月达到最高值,占总微囊藻的比例为1.0%~69.8%,水温和TP显著影响洱海总微囊藻丰度,低温、低P是洱海微囊藻水华的限制因子.洱海毒素峰值期为10月上旬,期间水源地微囊藻毒素和胞外微囊藻毒素全部检出,叶绿素a显著影响总微囊藻毒素和胞外微囊藻毒素分布,说明在一定程度上Chl a值能预测水体微囊藻释放的毒素风险.洱海总微囊藻毒素LR最高值达2.17μg·L~(-1),已超过集中式生活饮用水地表水源地对MC-LR的限值(1.0μg·L~(-1)),表明水华期间洱海饮用水水源安全问题不容忽视.     

鄱阳湖微囊藻毒素时空分布格局及其与理化和生物因子的关系

本文分别于2012年4月(春季)、8月(夏季)、10月(秋季)和2013年1月(冬季)在鄱阳湖进行了4次野外调查和样品采集,采用超高效液相色谱-串联质谱仪(UPLC-MS/MS)对鄱阳湖水柱中常见的3种微囊藻毒素(MC-RR、MC-YR和MCLR)的质量浓度进行定量分析,探寻了微囊藻毒素(microcystins,MCs)质量浓度的时空变化规律及其与湖泊环境理化因子和生物因子之间的关系.结果表明,MC-RR是鄱阳湖MCs的主要毒素种类.胞内微囊藻毒素(intracellular MCs,IMCs)与微囊藻生物量(r=0.47,P0.01)、颤藻生物量(r=0.68,P0.01)、蓝藻生物量(r=0.56,P0.01)、Chl-a(r=0.28,P0.01)之间均具有显著的正相关关系,但与鱼腥藻生物量之间没有明显的相关关系(P0.05),这说明微囊藻和颤藻是鄱阳湖微囊藻毒素的主要产毒藻类.IMCs与水温(r=0.51,P0.01)、透明度(r=0.69,P0.01)、Fe(r=0.43,P0.01)和Zn(r=0.43,P0.01)之间均呈现显著的正相关关系,与TN(r=-0.44,P0.01)、TP(r=-0.29,P0.01)、NO-2-N(r=-0.28,P0.05)、NH+4-N(r=-0.33,P0.05)、Ca(r=-0.34,P0.01)和Mg(r=-0.35,P0.05)均呈现显著的负相关关系,但与pH、PO3-4-P、NO-3-N、电导率、高锰酸盐指数、Cu离子之间的相关关系不显著(P0.05),这说明光照强度(透明度反映)、氮、磷、水温是控制鄱阳湖微囊藻毒素产生的重要因子,金属离子Ca、Mg、Fe、Zn在一定程度上能影响微囊藻毒素的产生.鄱阳湖IMCs和胞外微囊藻毒素(extracellular MCs,EMCs)呈现相似的季节变化趋势,即夏季最高,其次为秋季,冬季和春季较低.鄱阳湖IMCs的空间分布整体上呈现东部湖汊群、松门山周围以及蚌湖和蚌湖进入鄱阳湖的入湖口较高,其它区域较低的趋势,而EMCs的高值区位于松门山周围和蚌湖及其入湖口.     

太湖微囊藻光合作用活性的周年动态变化

应用Phyto-PAM浮游植物荧光仪测定了太湖微囊藻光合作用活性的周年变化,并分析了微囊藻光合作用活性参数与环境因子之间的相互关系.结果显示:冬季期间,检测不到微囊藻的光合作用活性;春季期间,微囊藻的最大光量子产量(Fv/Fm)和有效光量子产量(ΔF/Fm')呈现出快速增加趋势;夏季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出先增加后下降趋势;秋季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出下降趋势.梅梁湾和湖心微囊藻的最大光量子产量分别在0.34~0.55和0.28~0.50之间,平均值分别为0.42和0.39,有效光量子产量分别在0.15~0.38和0.10~0.38之间,平均值分别为0.26和0.23;非光化学荧光淬灭(NPQ)呈现出先增加后下降趋势,在8月达到最大值.光响应曲线(RLC)的3个特征参数从3月到6月呈上升趋势,之后呈现出较大波动性.相关分析结果表明,太湖微囊藻的Fv/Fm、ΔF/Fm'和NPQ之间有显著的正相关性,且均随着水温升高而增加.Fv/Fm和ΔF/Fm'与最大电子传递速率(r ETRmax)之间显著正相关,r ETRmax与TN呈显著正相关;饱和光照强度点(Ik)与TP显著正相关,与TN/TP和NO-3显著负相关.总之,太湖微囊藻的光合作用活性与水华形成及发展动态相适应,控制全球气候变暖和削减氮、磷浓度有利于抑制微囊藻光合作用活性.     

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)水华毒性及毒素的研究

以巢湖铜绿微囊藻水华为材料,采用昆明鼠腹腔注射法对其毒性进行了测试,结果表明,有些时期的水华具毒性,其LDmin为60mg干藻/kg鼠重,致毒症状主要是引起实验动物肝脏淤血肿大。该藻毒素呈热稳定性。经分离纯化后,毒素回收率为16.36%,纯度达95.75%,与有毒水华的毒症状相同。毒素在240nm处有一强烈吸收峰。毒素的氨基酸组成为:天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和精氨酸。 以铜绿微囊藻毒株7820纯毒素为标准毒素,对该藻有毒水华的毒素进行了定量研究。结果表明,其毒素含量相当于4.45mg7820毒素/g干藻。纯化所得毒素的LDmin为0.33mg/kg鼠重。     

洋河水库微囊藻空间分布特征及其影响因素分析

通过野外调查及现场风速实时监测,对2010年夏季我国河北洋河水库微囊藻的空间分布特征及其影响因素进行了研究.结果表明,在水平空间上,西洋河口(主要入湖河口)微囊藻细胞密度最高,库心、北库心、坝前西、东洋河口等位置次之,坝前东(取水口)处微囊藻细胞密度最低,整体呈由水库西北向东南方向降低的趋势.Pearson相关性检验表明,洋河水库微囊藻细胞密度与ρ(TP)显著相关(P<0.05),但与ρ(DTP)、ρ(TN)及ρ(NO3--N)相关性不显著(P>0.05).风场分析表明,洋河水库水华发生季节东南风风频明显大于西北风,说明洋河水库微囊藻水平空间分布主要受入湖河流氮、磷污染及风场分布共同影响.西洋河口和库心的微囊藻昼夜垂向分布特征表现为早晨主要集中在水体的表层(10 cm),中午主要分布在水体0～3.5 m的水层,而傍晚时则可能下沉至底层,昼夜变化规律明显,并且其垂向分布特征主要受藻细胞的光合作用和风浪的混匀作用共同影响.      

太湖水中微囊藻毒素的测定及其分布特征

为了调查太湖水体中微囊藻毒素的污染程度,运用固相萃取-高效液相色谱技术测定了微囊藻毒素(MC-RR,MC-LR)的含量水平。该方法线性范围0.2～5 mg/L,相关系数大于0.99,2种藻毒素的最低检测限分别为0.05μg/L(MC-RR)和0.048μg/L(MC-LR)。结果表明,夏季太湖水体中MCs总体含量高于冬季;微囊藻毒素MC-LR的含量大于MC-RR。总体上看来,太湖北部(梅梁湾)水域中藻毒素的污染比其它区域水体严重。     

脂肪酸类物质的抑藻效应及其构效关系

研究了17种脂肪酸对产毒铜绿微囊藻、蛋白核小球藻以及斜生栅藻的抑制效应,比较了脂肪酸抑藻的构效关系.结果表明,17种脂肪酸单独作用对研究的3种藻均有一定的抑制作用,但对产毒铜绿微囊藻的抑制作用最强.脂肪酸类物质抑藻效应与其化学结构密切相关,脂肪酸不饱和程度越高抑制作用越佳,碳链越短抑藻效果越好,奇数碳脂肪酸的抑藻效果好于偶数碳脂肪酸.多种脂肪酸联合抑藻具有协同抑制作用.     

白鲢罗非鱼对微囊藻毒素急性、亚急性毒性响应

为了探究不同控藻鱼类对产毒微囊藻的适应机制,为生物操纵的鱼种选择提供依据,研究了白鲢和罗非鱼对微囊藻毒素（MC）的生物富集、降解,及两种鱼对毒素的抗性、解毒机制的差异性.结果发现：在喂食微囊藻实验中,白鲢、罗非鱼对MC日摄入量达到10mg/kg,2种鱼均对MC有较强抗性.微囊藻经鱼摄入后,MC总含量在白鲢、罗非鱼粪便中分别下降到71.5%、6.0%,罗非鱼对MC降解能力远高于白鲢.白鲢和罗非鱼的肝系数分别从（1.19±0.21）%、（2.24±0.19）%下降到（0.79±0.06）%、（1.72±0.07）%,均表现出显著差异性下降（P<0.05）.微囊藻毒素在白鲢、罗非鱼肌肉中积累量分别为（1.57±0.31）μg/kg、（10.81±6.52）μg/kg （鲜重）、肝脏中积累量分别为（4.28±1.64）mg/kg、（2.48±0.15）mg/kg （鲜重）.MC在白鲢、罗非鱼肌肉、肝脏中的积累量均存在显著差异性（P<0.05）.罗非鱼肌肉中毒素含量是白鲢的6.9倍.在微囊藻毒素LR （MC-LR）对白鲢和罗非鱼的急性毒性效应实验中,MC-LR对白鲢、罗非鱼的LD₅₀为270和790μg/kg,罗非鱼对毒素有更强耐受性.喂食毒藻和i.p.注射MC均导致白鲢和罗非鱼肝细胞内脂滴大量出现.2种鱼在MC-LR注射后,谷胱甘肽（GSH）含量均表现出6h内明显下降.6h后两种鱼GSH含量均逐步回升,二者差异显著（p<0.05）.实验结果表明,罗非鱼对MC降解能力远高于白鲢.白鲢主要摄食群体微囊藻的群体胶鞘和附着细菌,胞内微囊藻毒素释放量小,白鲢这种摄食机制导致它能以产毒微囊藻为食而受到较轻危害.罗非鱼体内消化酶对微囊藻和MC具较强的消化降解能力;GSH含量及相关酶活性水平高,对体内毒素清除效率高.从食用安全性角度出发,与罗非鱼相比,白鲢是更适合用于控制蓝藻水华的鱼种,可广泛应用于蓝藻水华控制中.     

Quantification of microcystin-producing and non-microcystin producing Microcystis populations during the 2009 and 2010 blooms in Lake Taihu using quantitative real-time PCR

Lake Taihu, a large, shallow hypertrophic freshwater lake in eastern China, has experienced lake-wide toxic cyanobacterial blooms annually during summer season in the past decades. Spatial changes in the abundance of hepatotoxin microcystin-producing and non-microcystin producing Microcystis populations were investigated in the lake in August of 2009 and 2010. To monitor the densities of the total Microcystis population and the potential microcystin-producing subpopulation, we used a quantitative real-time PCR assay targeting the phycocyanin intergenic spacer (PC-IGS) and the microcystin synthetase gene (mcyD), respectively. On the basis of quantification by real-time PCR analysis, the abundance of potential toxic Microcystis genotypes and the ratio of the mcyD subpopulation to the total Microcystis varied significantly, from 4.08× 10⁴ to 5.22× 10⁷ copies/mL, from 5.7% to 65.8%, respectively. Correlation analysis showed a strong positive relationship between chlorophyll-a, toxic Microcystis and total Microcystis; the abundance of toxic Microcystis correlated positively with total phosphorus and ortho-phosphate concentrations, but negatively with TN:TP ratio and nitrate concentrations. Meanwhile the proportion of potential toxic genotypes within Microcystis population showed positive correlation with total phosphorus and ortho-phosphate concentrations. Our data suggest that increased phosphorus loading may be a significant factor promoting the occurrence of toxic Microcystis bloom in Lake Taihu.     

Seasonal dynamics of water bloom-forming Microcystis morphospecies and the associated extracellular microcystin concentrations in large, shallow, eutrophic Dianchi Lake

The increasing occurrence of Microcystis blooms is of great concern to public health and ecosystem due to the potential hepatotoxic microcystins （MCs） produced by these colonial cyanobacteria. In order to interpret the relationships between variations of Microcyst/s morphospedes and extracellular MC concentrations, the seasonal dynamics of phytoplankton community composition, MC concentrations, and environmental parameters were monitored monthly from August, 2009 to July, 2010. The results indicated that Microcystis dominated total phytoplankton abundance from May to December （96%--99% of total biovolume）, with toxic Microcystis viridis and non-toxic Microcystis wesenbergii dominating after July （constituting 65%- 95% of the Microcystis population）, followed by M. viridis as the sole dominant species from November to January （49%--93%）. Correlation analysis revealed that water temperature and nutrient were the most important variables accounting for the occurrence ofM. wesenbergii, while the dominance ofM. viridis was related with nitrite and nitrate. The relatively low content of MCs was explained by the association with a large proportion of M. viriclis and M. wesenbergii, small colony size of Microcystis populations, and low water temperature, pH and dissolved oxygen. The extracellular MC （mean of 0.5 ± 0.2 μg/L） of water samples analyzed by enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA） demonstrated the low concentrations of MC in Dianchi Lake which implied the low potential risk for human health in the basin. The survey provides the first whole lake study of the occurrence and seasonal variability of Microcyst/s population and     

南京玄武湖微囊藻水华种类组成的研究

2005-08～2006-10采集蓝藻水华样品, 通过形态学特征和ITS序列分子标记的方法对南京玄武湖水华的优势种类进行了鉴定. 结果表明,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)、M. novacekii 和惠氏微囊藻(M. wesenbergii). 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２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780 bp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.     

恩诺沙星和硫氰酸红霉素对铜绿微囊藻的毒性研究

研究了恩诺沙星、硫氰酸红霉素暴露对铜绿微囊藻生长和生理的影响.结果显示恩诺沙星、硫氰酸红霉素对铜绿微囊藻的生长有抑制作用,且96h-EC50分别为84.6,48.2mg/L;对铜绿微囊藻的叶绿素荧光和光合色素含量的影响一致,表现为浓度-效应关系;对可溶性蛋白含量的影响表现为低促高抑的现象;丙二醛含量随着抗生素浓度的增加显著增加.可见,恩诺沙星和硫氰酸红霉素能够阻碍铜绿微囊藻的光合作用,抑制可溶性蛋白的合成,从而影响铜绿微囊藻的正常生长.     

厦门汀溪水库溶解有机氮对有毒藻种的生物有效性及其化学本质

为探究厦门汀溪水库溶解有机氮(DON)对有毒藻种的生物有效性及其化学本质,采用水样分子质量和极性分级技术,进行铜绿微囊藻 (Microcystis aeruginosa)培养实验.结果表明,汀溪水库中DON含量呈季节性差异,在枯水期比较高,而丰水期比较低.汀溪水库DON在不同季节中的主要成分都是疏水组分和>3kDa组分.汀溪水库DON的生物有效性为65.20%.较疏水组分和>3kDa组分而言,亲水组分和￡3kDa组分DON更易被铜绿微囊藻利用.从水环境和水源保护角度出发,应首先考虑消除DON中的亲水性组分和小分子质量组分.