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藻菌之间的相互作用被认为对调节水华的形成和发展起着重要的作用。菌依赖于藻的胞外产物生长,同时可以促进或者抑制藻的生长,而藻对于藻际中的细菌具有选择作用。微囊藻是国内外常见的水华蓝藻种类,在微囊藻群体的胶鞘中有大量的细菌。本文研究了微囊藻与其附生菌的之间的关系,包括微囊藻与其附生菌的相互作用、附生菌的多样性和特异性以及附生菌群中好氧不产氧光合细菌的多样性和丰度,同时对水华暴发期间微囊藻基因型的演替进行了初步研究。主要研究结果如下:
1.分离了水华暴发时期铜绿微囊藻群体的14株附生菌,根据16S rDNA序列分析,7株属于α变形菌纲的多枝赤微菌、产卟啉杆菌、鞘脂单胞菌、Sandarakinorhabdus、阿菲波菌和另外两个未知的属,6株属于γ亚纲的Aquimonas、假单胞菌、不动杆菌和寡养单胞菌,1株属于β变形菌纲的嗜甲基菌。这些附生菌对微囊藻生长有促进或抑制作用,-些菌株没有明显的作用。所分离的附生菌都可以在藻的滤液中生长,说明这些菌所附生的微囊藻群体不仅作为附着的位点还作为菌的能量来源。同时,分析了水华区游离菌对微囊藻生长的影响,分离到一株微囊藻溶藻菌,根据16S rDNA序列分析,鉴定为铜绿假单胞菌。该菌溶藻范围广泛,对于微囊藻以及其他常见的蓝藻如鱼腥藻、束丝藻和颤藻等都有明显的杀藻作用,溶藻效果随着加入细菌的浓度的加大而增强。说明在水华的旺季,可能溶藻菌以游离的形式存在,而不能附生在健康的微囊藻群体上。从而揭示了微囊藻与细菌之间的相互作用。
2.运用PCR-DGGE方法,比较了在相同培养条件下室内培养的铜绿微囊藻种内、微囊藻种间和不同属蓝藻的附生菌群组成,经UPGMA分析,得出微囊藻种内的菌群组成更相近,菌群组成具有种属特异性。对DGGE条带割胶回收测序结果表明,α、β和γ变形菌纲,拟杆菌门和放线菌的存在,其中鞘脂单胞菌目是微囊藻属内共有的附生菌。这对蓝藻与附生菌之间关系的特异性提供了进-步的证据,同时将有助于理解微囊藻与其附生菌之间的相互作用。同样运用PCR-DCK3E方法,在单个群体水平上对水华暴发期间三种不同微囊藻群体(铜绿微囊藻、惠氏微囊藻和水华微囊藻)附生菌群的组成进行了比较分析。聚类分析结果显示相同微囊藻种聚在-起,序列分析结果显示假单胞菌、沙雷氏菌和屈挠杆菌分别是惠氏微囊藻、水华微囊藻和铜绿微囊藻中的主要的种类,表明微囊藻群体的附生菌群组成具有种的特异性。这有助于理解微囊藻与其附生菌群之间的相互关系,以及附生菌群在微囊藻水华发展过程中的作用3.从野外的微囊藻群体和室内培养的微囊藻中,分离到5株好氧不产氧光合(AAP)细菌。在含有一株AAP细菌和非AAP细菌的铜绿微囊藻培养体系中,考察了两种菌的生长规律。结果表明在与微囊藻共培养时,AAP细菌占优势,生物量远远超出非AAP细菌;但是在去除了微囊藻的滤液中,两种菌的生长情况相反。表明微囊藻为AAP细菌提供了合适的生长条件。提取了太湖和巢湖微囊藻附生菌和游离菌的基因组DNA,构建了pufM基因的克隆库,并用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了微囊藻群体附生菌群中及湖水游离菌群中的AAP细菌的相对丰度,结果表明大部分AAP细菌属于α变形菌纲。其中产红色素海洋细菌(Loktanella-like)和红细菌(Rhodobacter-like)是最多的类群。主要的AAP细菌是鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas-like)、红长命菌属(Rubrivivax-like)、红细菌以及产红色素海洋细菌等;荧光定量PCR的结果显示AAP细菌在微囊藻附生菌中的比例要高于它在游离菌中的比例。揭示了AAP细菌存在于暴发微囊藻水华的富营养化水体中。
4.采用基于ITS序列的PCR-DGGE方法分析了太湖梅梁湾水华暴发过程中(6月到11月)微囊藻的不同基因型组成的变化,同时利用针对微囊藻毒素合成酶基因mcyA和微囊藻特异性的16S rDNA部分核苷酸序列的引物,应用实时荧光定量PCR方法分析水华样品中产毒微囊藻与总微囊藻的量,通过两者的比值反映产毒微囊藻丰度。结果表明,伴随着水华的发展,微囊藻的基因型组成发生了变化,其中以8月末、9月和10月的基因型最多,基因型M5和M10存在于整个水华发展过程中。每个基因型在水华的不同时期所占的比例互不相同。荧光定量PCR结果显示从6月到10月,产毒微囊藻的丰度呈增大的趋势,从0.75％噌加到32.16％,而11月产毒微囊藻的丰度显著下降。说明梅梁湾水华暴发过程中存在无毒到有毒微囊藻的演替过程