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真核微型浮游生物是地球上最多的真核生物。它们主要由微型藻类和原生动物组成,是微食物网的主要成员,并在营养级动态、生物地球化学循环等生态过程中起重要的作用。因为它们通常缺乏充足的形态学分类特征,而且很多原生生物离开自然水体后容易变形,所以通过传统的显微镜镜检方法很难鉴定这类生物体。在过去的几年里,运用分子生物学手段研究真核微型浮游生物群落结构的越来越多,主要方法有聚合酶链式反应.变性梯度凝胶电泳(polymerasechainreaction-denaturinggradientgeleletrophoresis,PCR-DGGE)、末端限制性片段长度多态性(terminalrestrictionfragmentlengthpolymorphism,T-RFLP)和构建18SRrna克隆文库及序列分析(Cloning/Sequencing)等,这些方法揭示了水体中真核微型浮游生物具有较高的生物/基因多样性。
蓝藻水华是富营养化湖泊的重要特征之一,以往关于真核微型浮游生物群落结构的研究都没有涉及到蓝藻水华对其的影响,本论文通过聚合酶链式反应.变性梯度凝胶电泳、末端限制性片段长度多态性和构建18SRrna克隆文库及序列分析的方法,研究了蓝藻水华对真核微型浮游生物群落结构的影响,主要内容包括:太湖蓝藻水华对真核微型浮游生物群落结构水平分布的季节变化影响;通过原位受控实验,分析了不同浓度微囊藻对枝角类和真核微型浮游生物群落结构关系的影响及对细菌群落产生的串联效应;暴发蓝藻水华的湖泊(滇池、星云湖、太湖和巢湖)中真核超微型和微型浮游生物群落结构的空间差异。
2008年2、5、8和11月在太湖梅梁湾进行断面采样,通过PCR-DGGE、T-RFLP和构建18SRrna克隆文库的方法,研究真核微型浮游生物(0.8～20μm)在微囊藻的影响下其群落结构的水平分布。结果显示2月份敞水带与沿岸带的相似度最低,而5月份相似度最高。总计分析了339个阳性克隆子,最后得到了69个OTUs(operationaltaxonomicunit)。根据测序和比对结果发现主要种类属于囊泡虫(alveolata)、异鞭毛虫(stramenopiles)、绿藻(chlorophyta)。另有19个OTUs(69个克隆子)与已知的真核生物序列不同。不同季度真核微型浮游生物的群落结构差异明显,敞水带和沿岸带的群落结构也有差异:2月份多样性最低,5月份的多样性较高。典型对应分析(canonicalcorrespondenceanalysis,CCA)和冗余分析(redundancyanalysis,RDA)结果表明,敞水带和沿岸带的真核微型浮游生物群落结构的差异和季节变化与营养水平、底泥再悬浮和后生浮游动物的捕食有关。
2009年5月通过添加不同浓度的微囊藻和不同种类的枝角类(短钝潘Daphniaobtusa和象鼻溞Bosminaspp.),分析微囊藻对枝角类控制微食物网结构的影响。结果表明,不同浓度的微囊藻和不同种类的枝角类对纤毛虫的影响差异显著。真核微型浮游生物(0.8～20μm)的DGGE指纹图表明,第7天和第15天分别检测到72和82条不同的条带。双因素方差分析表明,第7天,微囊藻浓度对Shannon-Weaver指数、Simpson指数和Pielou指数都有显著影响,枝角类种类对Pielou指数有显著影响,两者共同作用对Shannon-Weaver指数有显著影响。配对t检验表明,第7天与第15天的三个多样性指数均无显著差异。聚类分析表明,第7天短钝潘处理和象鼻溞处理大致形成了两个明显的分枝;而第15天按微囊藻的浓度分化成三个分枝。细菌的DGGE指纹图谱表明,第7天和第15天都检测出66条不同的条带。双因素方差分析表明,第7天表征细菌群落特征的Shannon-Weaver指数与浮游甲壳动物种类显著相关、Simpson指数与微囊藻浓度和枝角类种类分别显著相关,Pielou指数在不同处理间无显著差异;第15天三个指数均与微囊藻浓度相关。配对t检验表明,第7和15天时的细菌群落Shannon-Weaver、Simpson指数有显著差异,Pielou指数无显著差异。聚类分析表明,第7天按微囊藻的浓度不同而分化,并且未添加微囊藻和添加10mg/L微囊藻的处理与添加50mg/L微囊藻的处理分化成明显的两个分枝;在第15天时这种分化更为明显。选取初始状态、第15天未加微囊藻的短钝溞处理、未加微囊藻的象鼻溞处理、加了50mg/L微囊藻的短钝溞处理和加了50mg/L微囊藻的象鼻溞处理构建18SRrna克隆文库,总共分析了912个阳性克隆子,产生101个RFLP型,最后得到81个OTUs。序列分析表明这五个克隆文库的真核微型浮游生物多样性很高,主要包括囊泡虫、丝足虫、异鞭毛虫、浮游植物、隐藻和真菌,少数种属于领鞭虫、叶足虫、apusozoa和后生动物等。
2009年7月在暴发蓝藻水华的滇池、星云湖、太湖和巢湖采样,通过PCR-DGGE分析了真核超微型(0.2～5Bm)和微型(5～20μm)浮游生物的群落结构。这四个湖泊浮游植物优势种均以微囊藻为主,但真核超微型和微型浮游生物的群落结构存在明显差异,真核超微型浮游生物以滇池的多样性最高,真核微型浮游生物以星云湖的多样性最高。在这四个湖泊中的真核超微型浮游生物样品中分别挑取一个点构建18SRrna克隆文库,总共分析了652个阳性克隆子,产生137个RFLP型,最后得到121个OTUs。序列分析表明这四个湖泊的真核超微型浮游生物多样性很高,主要包括囊泡虫、丝足虫、异鞭毛虫、隐藻、浮游植物和真菌,少数种属于领鞭虫、叶足虫、后生动物、ichthyosporea和iakobida等。DGGE和构建克隆文库分析都表明,微囊藻对真核浮游生物群落结构的影响并没有地域差异的影响大,滇池和星云湖同处于云贵高原,特有种较多,而太湖和巢湖处于长江下游地区,物种较为相似。冗余分析表明上行效应对真核超微型浮游生物群落结构的影响极大,而上行效应和下行效应对真核微型浮游生物的群落结构均有影响。