当前位置：首页 > 攻读博士学位研究计划(范文)
事故的主要是棕囊藻[31] 。研究较多的另一有害藻华爆发种是小定鞭金藻（P. parvum）。研究表明，其生长和爆发与生态环境有重要关系。其中，水体盐度与 温度是两个主要因素。当盐度在 0.3-3.0%，温度在 5-30℃时，P. parvum 易对其 他水生动植物产生危害[22, 24]。有研究认为，盐度在 4.0-8.0 ppt 时 P. parvum 易达 到生长峰值[32]，而温度为 15-24℃时会发生藻华[33]。
有 害 藻 华 的 爆 发 与 其 对 其 他 生 物 的 毒 害 作 用 往 往 是 一 个 同 步 过 程 。 以 Prymnesium parvum 为例，当环境发生改变时（主要是受食物源的影响），P. parvum 会根据不同的环境条件作出不同的响应。环境中是否存在可供光合生长利用的无 机 N/P 是决定 P. parvum 是否会大量繁殖并产生毒素的关键因素。而藻类的过度 繁殖及对其他生物的危害又会反过来破坏整个生态系统，产生负反馈调节。P. parvum 的生长繁殖及危害机理如图 4 所示。
图 4 P. parvum 生长繁殖及危害机理示意图（综合自文献[34-37]）
Fig.4 Schematic diagram about growth-reproduction and toxicological mechanisms of P. parvum
（Summarized from the references [34-37]）
2.2.3 定鞭金藻的其他环境效应 定鞭金藻大量繁殖，消耗水体中的溶解氧并释放
有毒物质是其环境效应的一 方面。此外，定鞭金藻会分泌大量的二甲基丙酸噻啶（dimethylsulfoniopropionate， DMSP），该物质具有渗透调节作用（osmoregulation），以抵抗捕食者及抗氧化。 同时，定鞭金藻藻华发生时二甲基硫化物 DMS 是大气中硫的主要贡献者，DMS 具有吸潮作用，使大气中云的密度增加，易形成酸雨。此外，硫化物会以小颗粒
第 9 页 共 22 页
形式存在，导致太阳光大量返回宇宙中，因此地球气温下降[15, 19, 38, 39]。然而，此 结论有待进一步研究。
定鞭金藻藻华的另一个作用是海洋的钙质沉淀（calcareous sediments）。其中， 钙质石藻（calcareous coccolithophores）是主要贡献者，其优势种是赫氏颗石藻
[15, 40, 41]
（Emiliania huxleyi），但贡献最大的是钙板金藻（Calcidiscus leptoporus）。 2.3 显微技术、流式细胞技术及分子生物学技术等在定鞭金藻研究中的应用
（ Application of Microtechnique, Flow Cytometry and Molecular Biotech- nologies Etc. for Haptophytes Research）
微型生物个体极小，成为研究发展的首要障碍。微型生物的研究进展很大程 度上取决于技术的进步。从技术手段来说，微型生物的研究经历了三大“变革”： 以显微技术为基础的观察分析，以流式细胞技术（FCM）为基础的快速测定和 以分子生物学技术为基础的多样性分析与功能基因分析[1]。定鞭金藻作为微型生 物的一支，也经历了以上三个方法学的发展过程。
2.3.1 种群分类及生物多样性分析 按照国际惯用的生物粒级尺度标准，海洋单
细胞浮游生物大致可划分为三 类：网采浮游生物（Netplankton），20~200 μm；纳微型浮游生物（Nanoplankton）， 2~20 μm；皮微型浮游生物（Picoplankton），0.2~2 μm[1]。据此，定鞭金藻基本都 属于纳微型浮游生物，如 P. parvum 是一种单细胞微藻，细胞大小为 8-15 μm×4-10 μm（长×宽）[42]；棕囊藻细胞呈球形或近球形，直径为 2.5~7.0 μm，但群体胶质 囊大小可达 110~2600 μm[10]。随着更多超微型海洋生物的发现，基于粒级尺度的 划分标准已不适用，但显微技术仍然是微型生物研究必不可少的手段。常用的显 微技术有透射电子显微技术（Transmission Electronic Microscopy，TEM）和表面 （落式）荧光显微技术（Epifluorescence Microscopy，EFM）[43-46]。而流式细胞 技术可以实现对定鞭金藻的快速分类与定量[1, 47]。
虽然分子生物学技术起步较早，但真正被大规模应用于海洋微型生物方面的 研究还是在 90 年代以后，其代表性研究是 Giovannoni 等利用 PCR 扩增 16S rRNA 片段的技术研究了大西洋马尾藻海的浮游细菌群落结构[48]。与传统分类方法不同 的是，分子生物学技术是基于物种遗传物质的异同而进行归类的，正是因为分子 生物学的参与（与形态观察相结合），才使得对定鞭金藻的传统分类有了新突破， 其结果如图 2 所示。根据现有报道显示，被广泛用于定鞭金藻种群分类及生物多 样性分析的分子生物学技术（手段）主要有：PCR 扩增技术[49-51]、DNA 测序技
第 10 页 共 22 页
术[52]、（PCR-）DGGE 技术[52-55]、TGGE 技术[54]、HPLC 技术[56]、实时定量 PCR[57, 58]
、qPCR 技术[54]、AFLP 技术[59]等。近些年，环境基因组技术和环境蛋白质组 技术已成功应用于对假微型海链藻（Thalassiosira pseudonana）和三角褐指藻 （Phaeodactylum tricornutum）的种群分析[15]，但在定鞭金藻方面的研究未见报 道。
2.3.2 毒理学（生理生态）研究 微藻的生理生态与细胞的物理化学特征和生物
化学特征有关，如细胞的大 小、细胞质的颗粒性、细胞色素的含量及 DNA 或 RNA 含量等[1]。对微藻生理生 态开展研究，能够为揭示有害藻华爆发的机制、毒理学作用及其防治提供有效措 施，这也是实现海洋微型生物生态学研究的必要途径。
流式细胞技术已被广泛应用于海洋微型生物的生理生态研究，如细胞膜电位 分析、细胞活性分析、单细胞色素分析及细胞分选等[1]，该技术目前也实现了对 定鞭金藻的化学分析[60]。据现有报道显示，RT-PCR 技术也实现了对定鞭金藻碱 性磷酸酶的表达测定[61]，而探针技术、HPLC 技术等也是定鞭金藻生理生态学研 究的一项辅助技术[56, 62, 63]。有报道显示，将流式细胞技术与分子生物学技术联合 用于此方面的研究是可行的[64]。此外，海洋微型生物流式图像技术、细胞膜电位 测定技术（同位素标记技术、荧光分光光度法等）、时序红外显微技术（TIREM）、 活细胞测定技术（核酸染色技术、Live/Dead BaclightTM 细菌活性工具包、放射自 显影技术等）、原子力显微镜技术和酶联放大-荧光原位杂交技术（CARD-FISH）、 荧光原位杂交-微放射自显影技术（Micro-FISH）和碳源利用分析技术等[1]都可在 定鞭金藻的生理生态研究中得到更深入的研究与推广。
然而，生理生态的研究不能只局限于微观世界，从微藻的个体水平、种群、 群落水品及其生态位等宏观方面分析藻类的生态学效应是今后研究的重要内容 之一。这对于指导有害藻华的防治，渔业的生产，经济微藻的开发及生态环境的 监测与修复等都有十分重要的指导意义（详见 2.4）。 2.3.3 监测与防治
定鞭金藻藻华会对鱼类及其他水生动﹑植物产生毒害作用[34, 35, 65-67]。此外， 有研究表明，P. parvum 会对内陆水源产生危害[42]。而在湖泊富营养化研究中， 定鞭金藻可以作为水体富营养化指示物种[18]。因此，开发定鞭金藻监测与防治新 技术对指导渔业生产、保护水体环境及人类健康有重要价值。
常用的定鞭金藻监测技术包括 RT-PCR 技术[58]、AFLP 技术[16, 59]、分子探针
第 11 页 共 22 页
技术[62, 68]、细胞计数法[69]等。不同种属定鞭金藻具有不同的特性，对颗石藻属 定鞭金藻而言，卫星遥感技术在近些年得到了广泛的应用[6, 70]；但小定鞭金藻却 无法利用该技术实现追踪监测[42]。随着技术的进步，近些年对定鞭金藻引发的 HABs 也实现了数学模型拟合（预测），如数学模型（CZCS、Sea-WiFS、MODIS 等）[6, 70-72]﹑数据流技术[42]等的应用。
若预测不准确或不及时，对定鞭金藻的治理则显得非常重要。因为定鞭金藻 的生长与爆发与 N/P 浓度和比例、温度、pH、盐度等有关，通过调控发生赤潮 的水域理化条件是实现藻华控制的途径之一。同时，可利用化学杀藻剂对定鞭金 藻实行快速控制，如对 P. parvum 的治理常用的杀藻剂有氟啶草酮（fluridone） ﹑五氟磺草胺（penoxsulam）﹑苄嘧磺隆（bensulfuron）﹑丙炔氟草胺（flumioxzin） ﹑唑草酮（carfentrazone）和 top-ramazone 等[73]。
2.4 生态（毒理）学在定鞭金藻研究中的应用（Application of Eco-(Toxico-)logy for Haptophytes Research）
生态毒理学是运用数学、物理学、化学、生态学及毒理学等多种学科的理论 和方法，研究各种有毒有害物质对动物、植物、微生物等非人类生物及生态系统 的损害作用及其防护的科学[74]。对于海洋生物而言，海洋生态学的研究重点为种 群生态学、群落生态学和生态系统生态学三个层次，其内容包括种群/群落的组 成与结构、物种的时空变化与分布情况、种群/群落生态位及生态功能和种群/群 落与环境之间的效应关系[75]。
定鞭金藻物种多样性很丰富，且有多个种属会形成有害藻华，研究有害藻华 产生的外界原因及有害藻华对外界产生的影响是非常有必要的。只有了解了外界 对定鞭金藻的生态毒理学效应及定鞭金藻对外界的生态毒理学效应，才能更好地 指导定鞭金藻有害藻华的预防与控制。
2.4.1 外界（其他生物与环境）对定鞭金藻的生态学作用 定鞭金藻的生活周期因
种而异，有时也会受环境因素的影响而改变，主要包 括营养条件、捕食者及其他环境因素。一般来说，定鞭金藻的生长、衰亡有其固 有的周期，通常不会对外界环境造成不可恢复的损害。但人类活动极大地影响了 环境的稳定性，进而破坏了生物的生存环境，这是导致生态事故如有害藻华爆发 的主要原因。
营养条件如 N/P 等物质的含量及比例是影响定鞭金藻有害藻华爆发的首因
[25, 29, 35, 36]
，N/P 是否充足会直接对定鞭金藻种群和群落组成与结构造成破坏。有
第 12 页 共 22 页
本文作者：...共分享92篇相关文档
