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随着全球气候变化,水体富营养化,导致蓝藻水华在全球范围内频繁发生。蓝藻水华直接影响浮游动物的生存与繁殖,是浮游动物面临的重大选择压力。因此,本研究提出浮游动物能否对产毒蓝藻产生抗性进化的科学问题。论文以水体中普遍存在的大型枝角类老年低额溞(Simocephalus vetulus)为研究对象,首先,通过抗性的种内变异实验探究了浮游动物对产毒蓝藻的抗性在不同地理种群间是否存在变异；其次,通过种群内变异实验进一步探究了浮游动物对产毒蓝藻的抗性在同一地理种群内是否存在变异。随后,在已经证明浮游动物对产毒蓝藻的抗性存在进化基础的前提下,分别以个体和种群为选择对象,探究了浮游动物能否通过表型可塑性和人工选择进化出对产毒蓝藻的抗性,以及小球藻的恢复作用如何影响抗性的进化。最后,结合水体中普遍存在的生物迁移现象,通过增加生物迁移因素,探究了生物迁移如何调控浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化。1、老年低额溞对铜绿微囊藻抗性的种内变异为了探究老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性在不同地理种群之间是否存在变异。对从上海市6个不同湖泊(FH、MH、CS、SY、BJ、YS)分离的24个老年低额溞克隆对产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抗性进行测试。结果发现当投喂400μg C L-1 100%小球藻和50%铜绿微囊藻+50%小球藻时,不同地理种群的适合度显著不同,具体表现为内禀增长率、净生殖率、平均寿命、世代周期在不同地理种群之间、不同克隆之间均存在极其显著差异。结果表明老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性在不同地理种群之间存在变异。研究结果表明浮游动物对产毒蓝藻的抗性存在进化的基础。2、老年低额溞对铜绿微囊藻抗性的种群内变异为了探究老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性在同一地理种群的不同克隆之间是否存在变异。对从上海市航华湖泊分离的25个老年低额溞克隆(HH1-HH25)对产毒铜绿微囊藻的抗性进行测试。结果发现当投喂400μg C L-1 100%小球藻和50%铜绿微囊藻+50%小球藻时,航华地理种群的25个老年低额溞克隆的内禀增长率、净生殖率、平均寿命、世代周期均存在极其显著差异；不同克隆对铜绿微囊藻的抗性也存在极其显著差异,且抗性最高值是最低值的3倍。研究结果表明老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性在航华地理种群的不同克隆之间存在变异。进一步证明浮游动物对产毒蓝藻的抗性存在进化的基础。3、老年低额溞对铜绿微囊藻抗性的表型可塑性为了探究实验室铜绿微囊藻的选择作用能否诱导老年低额溞通过表型可塑性进化出对产毒铜绿微囊藻的抗性及小球藻的恢复作用如何影响抗性的进化。对从上海市3个湖泊分离的6个老年低额溞克隆(FH1、FH2、CS1、CS2、MH1、 MH2)分别在400μgC L-1 100%小球藻(对照组)和25%铜绿微囊藻+75%小球藻(选择组)培养3个月后进行抗性测试。结果发现当投喂50%铜绿微囊藻+50%小球藻时,克隆MH2、FH2、CS2、CS1选择组的内禀增长率显著高于对照组,且增加的百分比分别为63%、38%、92%、86%,MH1、FH1选择组的内禀增长率与对照组无显著差异；随后将选择组的培养条件改为400μgC L-1 100%小球藻(恢复组),小球藻恢复3个月后进行抗性测试。结果发现克隆MH1恢复组的内禀增长率显著低于对照组,其余克隆恢复组与对照组无显著差异。研究结果表明铜绿微囊藻的选择作用可以诱导老年低额溞通过表型可塑性进化出对产毒铜绿微囊藻的抗性,而小球藻的恢复作用可以降低老年低额溞通过表型可塑性进化出的抗性。研究结果将有助于从表型可塑性方面认识浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化。4、老年低额溞对铜绿微囊藻抗性的人工选择为了探究老年低额溞能否通过人工铜绿微囊藻的选择作用进化出对产毒铜绿微囊藻的抗性及小球藻的恢复作用如何影响抗性进化。对从上海市航华湖泊分离的25个老年低额溞克隆组成的种群分别在400μg C L-1 100%小球藻(对照组)和25%铜绿微囊藻+75%小球藻(选择组)培养3个月、6个月后进行抗性测试。结果发现当投喂50%铜绿微囊藻+50%小球藻时,铜绿微囊藻选择3个月选择组的内禀增长率比对照组高10%,选择6个月选择组的内禀增长率比对照组高27%；随后将选择组培养条件改为400μg C L-1 100%小球藻(恢复组),小球藻恢复3个月后进行抗性测试。结果发现恢复组的内禀增长率与对照组无显著差异。本研究结果表明人工选择可以诱导老年低额溞进化出对产毒铜绿微囊藻的抗性,且抗性在一定时间范围内,随选择时间的延长而增加,而小球藻的恢复作用可以降低老年低额溞通过人工选择进化出的抗性。研究结果将有助于从自然选择角度理解浮游动物对产毒蓝藻的抗性进化。5、生物迁移调控老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性进化为了探究生物迁移如何影响老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性进化。对从上海市尚义湖分离的老年低额溞种群分别在400μg C L-1 100%小球藻(对照组)、25%铜绿微囊藻+75%小球藻(选择组)和25%铜绿微囊藻+75%小球藻(迁移选择组)培养,在此期间每隔10d从对照组迁移1 Oind.个体到迁移选择组,3个月后进行抗性测试。结果发现选择组的抗性显著高于对照组,迁移组与对照组、迁移组与迁移选择组均无显著差异；随后撤掉选择组,将迁移组平均分成恢复组和迁移恢复组,均投喂400μg C L-1 100%小球藻,在此期间每隔10d从对照组迁移l0ind.个体到迁移恢复组,小球藻恢复3个月后进行抗性测试。结果发现对照组、恢复组与迁移恢复组之间均无显著差异。研究结果表明生物迁移可以抑制老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性进化,而对小球藻的恢复作用削弱老年低额溞对铜绿微囊藻的抗性进化并无影响。研究结果有助于阐明自然界蓝藻水华发生期间浮游动物的抗性进化。