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微囊藻(Microcystis)作为富营养化淡水湖泊暴发蓝藻水华时的优势藻,常常产生有毒物质,对水生态系统的结构和功能造成损害。微囊藻在自然环境下常以群体表型(简称群体微囊藻)存在,并表现出多种多样的形态,不同形态可作为微囊藻形态学分类鉴定的依据。然而当自然环境下的微囊藻分离纯化至室内培养后,大多数微囊藻细胞失去其周围的胶被,最终以单细胞形态(简称单细胞微囊藻)存在于培养基中,且无法从形态学上对微囊藻分类进行形态学鉴定。目前对于群体微囊藻与单细胞微囊藻之间转变的机制尚不明确。自然水体中,微囊藻常伴随着大量的附生细菌存在,研究附生细菌对微囊藻表型的影响,对理解水体细菌在微囊藻成为水华优势种的过程中所起的作用,具有非常重要的意义。 基于以上考虑,本文在水华暴发期间,首先从野外自然环境中分离群体微囊藻,并在室内利用BG11人工培养基对微囊藻进行培养,对微囊藻的表型,附生细菌及胞外物质的变化进行系统研究;其次,利用多种细菌培养基,分离纯化群体微囊藻胶被中的附生细菌,并寻找在室内条件下能够诱导单细胞微囊藻转变为群体微囊藻的附生细菌;通过微囊藻与附生细菌共培养实验,分析藻菌生理变化以及胞外物质组成的变化,深入探讨细菌诱导微囊藻群体形成的机理;最后,随机选取两株细菌(一株与微囊藻表型变化有关;一株与微囊藻表型变化无关),对比不同的附生细菌对于微囊藻细胞生理特征的影响。基于以上思路,本文开展了系统深入的研究,主要研究结果归纳如下: 1.微囊藻在湖泊和河流中表型为群体形态,当微囊藻分离培养后,部分附生细菌在微囊藻群体解散过程中消失,同时可能由该部分附生细菌分泌的胞外物质,如1,1,1,5,7,7,7-七甲基-3,3-二(三甲基硅烷氧基)四硅氧烷、1,1,2,2-四甲基-1,2-双(四甲基四硅氧烷)乙硅烷及2,2-二甲基-N-苯乙基丙酰胺等没有被检测到,这些在群体表型变化后消失的胞外物质,可能与胶被的形成有关,这些物质的消失导致胶被无法形成,最终在培养基中出现单细胞形态的微囊藻。 2.从群体微囊藻胶被中分离得到48株附生细菌,其中包括厚壁杆菌门17株,Gamma-变形菌门13株,Epsilon-变形菌门7株,其他11株。将选取的8株单细胞藻(7株微囊藻和1株小球藻)与分离得到的48株附生细菌进行不同浓度的共培养处理,筛选到五株可诱导单细胞微囊藻聚集为群体微囊藻的附生细菌,分别为维氏气单胞菌,乙酰微小杆菌,产气肠杆菌,蜡样芽孢杆菌和腐败希万氏菌。其中维氏气单胞菌,乙酰微小杆菌,产气肠杆菌,蜡样芽孢杆菌可诱导铜绿微囊藻FACHB905和铜绿微囊藻PCC7806的表型发生变化,由单细胞的表型聚集成为群体,但以上四种细菌不能诱导其他单细胞藻类聚集成为群体。腐败希万氏菌可诱导惠氏微囊藻CH和惠氏微囊藻TH表型发生变化,由单细胞的表型聚集成为群体,但同样不能诱导其他单细胞藻聚集成为群体表型。 3.在藻菌共处理组中,单细胞铜绿微囊藻与单细胞惠氏微囊藻在与对应的附生细菌的相互作用过程中表现出了显著的差异。铜绿微囊藻与乙酰微小杆菌共培养的初期,微囊藻与细菌相互促进生长,而惠氏微囊藻在整个共培养过程中,都与细菌表现出相互促进生长的现象。不同藻菌共培养处理组中,胞外多糖、核酸和蛋白质分泌相对各个纯培养组均显著增多,胞外物质也发生了明显的变化。此外某些有助于胶被形成的胞外物质在共培养组中的提取物中被检测到,如十四甲基六硅氧烷和八甲环四硅氧烷等。 4.两株附生细菌维氏气单胞菌(诱使群体微囊藻形成的附生细菌)和非脱羧莱克勒菌(随机选取对微囊藻表型无影响的附生细菌)与单细胞铜绿微囊藻共培养时,维氏气单胞菌显著影响了微囊藻的形态,并在实验前期与微囊藻相互促进生长。同时培养基中溶解性有机碳以及胞外多糖分泌显著增多,而非脱羧莱克勒菌对于微囊藻的生长和形态没有显著影响。