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近年来,气候变化和人类活动的加剧,导致水体富营养化日趋严重,有害蓝藻水华频繁发生,蓝藻能合成微囊藻毒素严重威胁水生态系统和人体健康,已成为备受关注的环境污染问题之一。藻型富营养湖泊藻毒素含量主要由产毒藻种群丰度、比例及其产毒能力决定。根据藻毒素合成酶基因的存在与否,微囊藻可分为产毒微囊藻和非产毒微囊藻,研究表明,产毒微囊藻和非产毒微囊藻丰度及比例受多种环境因子的影响。因此,探究产毒微囊藻动态变化和微囊藻毒素的分布特征及其影响机制,有助于深入认识有害蓝藻水华带来的生态灾害。因此,本研究以巢湖为研究对象,通过对巢湖不同季节和湖区的微囊藻毒素周年野外调查,并使用荧光定量PCR(q PCR)技术监测产毒微囊藻的动态变化特征,以阐明巢湖微囊藻毒素分布规律及关键的驱动因子,并根据分析结果,结合室内模拟实验探究温度和营养盐的叠加作用对产毒微囊藻的生长和产毒的影响机制。主要结果如下:(1)2021年3月到2022年1月,对巢湖进行了为期一年的调查研究,结果表明,微囊藻毒素(MCs)由胞内微囊藻毒素(IMCs)和胞外微囊藻毒素(EMCs)组成,并存在明显的时空分布特征。时间上,IMCs的平均浓度夏季(6.690μg/L)>秋季(3.533μg/L)>春季(0.282μg/L)>冬季(0.125μg/L),EMCs的平均浓度夏季(0.236)>秋季(0.235μg/L)>冬季(0.028μg/L)>春季(0.025μg/L)。空间上,IMCs西湖区(4.479μg/L)>湖心区(1.876μg/L)>东湖区(1.010μg/L),EMCs西湖区(0.235μg/L)>湖心区(0.067μg/L)>东湖区(0.055μg/L)。但不同的季节EMCs空间分布不完全一致,春季、秋季和冬季东湖区略大于湖心区。巢湖全年平均水温(T)为19.19℃,总氮(TN)平均浓度在2.45 mg/L,总磷(TP)平均浓度在0.15 mg/L。相关统计分析表明,IMCs和TP呈极显著正相关(P<0.01),和T、TN呈显著正相关(P<0.05),和TN/TP呈显著负相关(P<0.05);EMCs和TP呈极显著正相关(P<0.01),和TN呈显著正相关(P<0.05),和TN/TP呈显著负相关(P<0.05);MCs和TN、TP、T呈显著正相关(P<0.05)。可以看出TN、TP和T是影响巢湖MCs关键因子。(2)通过qPCR分析了春(4月)、夏(8月)、秋(10月)、冬(1月)水体中产毒微囊藻丰度变化,结果表明,产毒微囊藻的丰度也呈现出时空分布,时间上夏季丰度最高,其次为秋季、春季、冬季;空间上整体西湖区>湖心区>东湖区。产毒和非产毒微囊藻共存,产毒微囊藻丰度占总微囊藻丰度的比例,时间上夏季丰度最高,其次为秋季、春季、冬季,空间上整体西湖区>湖心区>东湖区,但在春季和冬季并没显著的空间分布规律。产毒微囊藻的丰度与T呈极显著正相关(P<0.01),和TN、TP呈显著正相关(P<0.05),产毒微囊藻所占比例TN、TP呈极显著正相关(P<0.01)。(3)温度(20℃、25℃、30℃)和氮磷营养盐(对照:TN=2.3 mg/L,TP=0.18mg/L;3 NP:TN=6.9 mg/L,TP=0.54 mg/L;6 NP:TN=13.8 mg/L,TP=1.08 mg/L;12NP:TN=27.6 mg/L,TP=2.16 mg/L;24 NP:TN=55.2 mg/L,TP=4.32 mg/L),叠加作用对铜绿微囊藻生长和产毒的室内实验结果表明,铜绿微囊藻生长和产毒对温度和营养盐叠加作用呈现不同的响应模式:在同一温度下,铜绿微囊藻的藻细胞数和叶绿素a(Chla)浓度随着氮磷浓度的增加而升高,比增长率升高,呈现逻辑斯蒂模式增长,随着温度的升高,铜绿微囊藻的细胞数Chla浓度及比增长率受氮磷营养盐叠加作用不断增加。而产毒响应不完全相同,同一温度下,虽然随着营养盐增加,铜绿微囊藻产毒量增加,但在25℃微囊藻毒素浓度明显高于30℃和20℃,20℃微囊藻毒素浓度最低。随着温度升高至25℃,铜绿微囊藻合成毒素受温度和氮磷营养盐的叠加作用才较为明显。在20℃中单个铜绿微囊藻的产毒量,随着氮磷营养盐浓度升高而提高,但随着温度的升高,铜绿微囊藻的产毒能力氮磷营养叠加作用增长趋势不明显。以上结果表明,铜绿微囊藻生长和产毒对温度上升和营养盐升高有明显的响应,只是铜绿微囊藻合成毒素对温度的响应与生长不一致,未来的气候变暖和富营养化会明显促进铜绿微囊藻生长,促进蓝藻水华的扩张,但微囊藻毒素的浓度不一定会一直增加,可能与其产毒能力有关。图[23]表[16]参考文献[80]