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以微囊藻属为代表的蓝藻所形成的产毒水华已在全球范围内构成了对水生态系统和人类健康的危害。在我国,湖泊富营养化的进程仍呈上升趋势,蓝藻水华的频繁、大规模的暴发不断加剧,严重影响供水安全。水华生消经历三个阶段:在适合环境条件下暴发,形成并维持高生物量的稳定种群,最终消退和解聚。有研究指出:产毒微囊藻水华生消过程中伴生着复杂的微生物群落的动态变化,这些复杂的微生物群落对促进水环境中的物质循环,维持水环境的生态平衡具有举足轻重的作用。但伴生细菌对蓝藻水华的调控及相互作用关系却少有报道。本文以常见水华蓝藻种属和其伴生细菌为研究对象,开展了水华蓝藻伴生细菌群落动态变化、伴生细菌群落对产毒蓝藻水华的调控等研究,主要研究结果包括: 1.利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR, qPCR)技术对滇池产毒微囊藻和微囊藻毒素降解菌(microcystins degrading bacteria,MCD-bacteria)的丰度(2010.6-2011.12)进行了监测。结果表明,在滇池水华过程中(包括水华初期,暴发期和衰退期)微囊藻细胞数与产毒微囊藻细胞数的增减趋势一致,并且产毒微囊藻细胞的比例在暴发期达到最高、冬季最低。 2.同时,我们观察到随着水体中微囊藻毒素(Microcystins,MCs)浓度的升高,毒素降解菌的微囊藻毒素降解基因(mlrA)的拷贝数也在随后的一个月达到最高。为了解释这一现象,我们将MCs添加到微囊藻毒素降解细菌中,发现MCs能够诱导mlrA基因表达量的增加,在MC-RR的处理下表达量增加5.2倍,MC-LR的处理下表达量增加3.7倍。这些结果表明,产毒微囊藻和微囊藻毒素降解细菌互相影响,微囊藻毒素降解细菌可能调节水华过程中产毒与不产毒微囊藻种群的转变。 3.选取四种不同属共15株常见的水华蓝藻种属:微囊藻、束丝藻、鱼腥藻、浮丝藻,以相同条件培养,采用焦磷酸测序及生态板(Ecoplate)方法研究四种水华蓝藻伴生细菌群落的结构和功能。研究发现,室内培养条件下,四种不同属水华蓝藻伴生细菌群落具有较高的丰富度,并且其结构和功能均具有多样性,但伴生细菌群落结构上的差异要比功能上的差异大;而室内培养的四种水华蓝藻的伴生细菌群落种类与野外水体中浮游细菌群落种类差别不大,说明在室内培养手段下并不会使得所有不同蓝藻的伴生细菌群落发生较大的改变。 4.通过比较四种不同属的水华蓝藻伴生细菌群落的结构和功能,发现不同微囊藻的伴生细菌无论在结构多样性还是功能多样性上都较其它三种蓝藻的伴生细菌具有更大的差异性。进一步对比四个不同属的水华蓝藻的生理特性,发现蓝藻分离时间(从3年到11年)对其伴生细菌群落组成没有影响,而蓝藻的产毒性、培养基的种类以及来源地等会对其伴生细菌群落组成产生一定影响。 综上所述,室内培养条件下不同属水华蓝藻的伴生细菌群落具有结构和功能上的多样性,且主要由蓝藻的生理特性和种类决定。野外水体中伴生细菌群落可能通过与产毒蓝藻的相互作用从而对产毒蓝藻水华起到调节作用。