环境DNA宏条形码技术在蓝藻群落监测中的应用

全球气候变化下的蓝藻水华大规模暴发成为重要的环境问题,对蓝藻准确、高效和实时的监测是蓝藻水华防控的关键.近年来,环境DNA（environmental DNA,eDNA）宏条形码技术开始应用于蓝藻群落监测,弥补了显微镜镜检法物种鉴定难和受主观经验影响大的缺点.eDNA宏条形码为快速和大规模蓝藻群落监测提供了可能,其应用尚处于初步探索阶段,数据处理方法尚不成熟,因此有必要从引物选择、序列聚类、注释方法和绝对定量4个层面系统综述eDNA宏条形码技术在蓝藻群落监测中的研究进展,以推进eDNA宏条形码在蓝藻群落监测中的应用.引物选择应针对目标蓝藻类群,16S rRNA基因数据库涵盖蓝藻物种范围广,是最常用的eDNA宏条形码,但16S-23S rRNA基因间隔区域（internal transcribed spacer,ITS）和功能基因在属内物种间具有较好的区分效果,为eDNA宏条形码在蓝藻物种水平注释提供可能.序列聚类一般通过设定物种间分类阈值进行OTUs聚类,但可能丢失序列相似度高于分类阈值的不同物种;序列差异低至单核苷酸变异方法的应用进一步区分了隐蔽的物种和生态型,产生的序列具有生物学意义,可以实现跨数据集间的比较分析.在注释方法上,基于数据库参考序列距离相似度的注释方法,注释结果的分辨率和准确度不高;基于系统进化位置的注释方法,提升了注释结果的准确度,反映了物种间的进化关系.加入外源DNA的内标法,以及基于细胞体积和基因拷贝数目关系的细胞体积校正系数法为eDNA宏条形码物种丰度的绝对定量提供了可能.      

长潭水库沉积物色素剖面分布及其环境意义

通过对长潭水库沉积物柱芯剖面色素、有机质、总氮和总磷的分析,结合现状水生态监测数据和近50年气候变化数据,揭示了长潭水库营养状态演替及初级生产力变化过程,探讨了人类活动和气候变化对长潭水库初级生产力和藻类演替的驱动作用.结果表明:长潭水库营养状态经历了稳定期、缓慢增长期和快速增长期3个阶段演替过程;沉积物色素剖面浓度也呈现3个阶段上升趋势,藻类由甲藻、硅藻为优势种逐渐演化为蓝藻、绿藻为优势种.外源氮磷输入增加和建库导致的水动力条件变化驱动了长潭水库初级生产力的增加和藻类种群的演替;近50年气候变化加速了水库藻类群落的演替,藻类的优势种演变为对温度敏感的蓝藻拉式拟柱孢藻.本文研究结果可为历史水生态资料缺乏水库的水生态演替识别和生态安全评估提供可借鉴的方法支撑.     

于桥水库藻类群落演替过程及影响因素

解析湖库藻类群落演替过程及影响因素对于湖库富营养化控制具有重要作用,而当前我国大部分湖库缺乏历史藻类群落监测数据.为研究典型水库藻类群落演替过程及主要驱动因素,在于桥水库采集沉积物柱芯,采用137Cs定年和藻类色素反演的方法,重建了于桥水库藻类群落近80年历史演替过程,揭示了气候变化和人类活动对藻类群落演替的影响规律.结果表明:①于桥水库历史主要藻类为绿藻、蓝藻、隐藻、甲藻、硅藻和裸藻,藻类群落演替经历了3个阶段,第Ⅰ阶段为1938—1958年,藻类生物量较低;第Ⅱ阶段为1958—1983年,藻类生物量逐渐升高;第Ⅲ阶段为1983—2019年,藻类生物量显著增长,主要以蓝藻和绿藻为优势种.②1959年建库后水动力条件改变导致藻类群落显著变化,藻类生物量和多样性增加;20世纪80年代开始流域营养物负荷提高导致藻类生物量显著升高.③1951年以来气象资料时段的相关分析显示,TP含量、气温与藻类色素含量具有显著相关性（P < 0.05）,表明TP负荷增加和气候变暖对藻类群落演替和生物量增加起到显著促进作用.