微囊藻群体的形态维持与竞争优势研究获得进展

　　微囊藻是全球广布性的水华蓝藻种类，也是我国富营养化水体中最常见的蓝藻水华主要构成种类。野外水体中微囊藻水华以群体（colonial, aggregates）形态出现。观测表明，群体的形成、增大和形态的持久维持是微囊藻获得种群优势进而形成水华并维持优势的前提之一。实验室研究表明，群体形态的微囊藻具有多方面的竞争优势。

　　最近，中国科学院水生生物研究所宋立荣学科组在微囊藻群体的形态维持与竞争优势研究上取得了新的研究进展。

　　摄食压力、细菌及个别理化因子能促进微囊藻群体（聚集体）的形成和增大，但尚不了解微囊藻形成群体后如何保持其群体形态。该组研究人员发现，产毒微囊藻细胞在生长过程中释放到胞外的微囊藻毒素（MCs）具有信号物质的功能，它可通过激活产毒及非产毒微囊藻细胞中部分与多糖合成相关基因的表达，诱导一系列胞外多糖产物的释放，进而促进微囊藻群体的聚集。更有意义的是，当及时、持续地清除释放到胞外的微囊藻毒素分子，微囊藻群体的尺寸则会显著减小。该项研究说明：微囊藻毒素在微囊藻群体形态的维持中具有重要作用，从一个新的角度揭示了微囊藻水华能够持续维持种群优势的机制。该研究成果近日已在线发表于Environmental Microbiology，甘南琴研究员与博士生肖艳为共同第一作者。

　　在微囊藻群体竞争优势的研究中发现，光照能促进微囊藻群体尺寸的增大，两种漂浮类型的群体微囊藻对光照响应的浮力调节存在异质性，且这种异质性与微囊藻的光合活性、伪空胞和镇重物含量、群体大小的相互作用有关；漂浮性微囊藻增大群体尺寸以快速下沉躲避高光强的伤害，而非漂浮微囊藻增大群体尺寸以减小细胞密度快速上浮至表层。研究结果表明，群体微囊藻可能由于漂浮异质性的存在而更适应不断变化的外界环境，从而成为持久维持的优势种群。相关研究结果已在Hydrobiologia上发表（肖艳等, 679:297–311, 2012）。

　　此外，在微囊藻利用无机碳方面，研究发现25℃和35℃下，群体微囊藻相对单细胞有显著性的无机碳吸收优势；但在15℃下，两种表型微囊藻的无机碳吸收能力没有显著性差异。全细胞碳酸酐酶测定显示，随着培养温度的增加，微囊藻全细胞碳酸酐酶的活性逐渐增加；在相同的培养温度下，群体和单细胞微囊藻的酶活性无显著性差异。群体微囊藻的碳酸酐酶基因（ecaA，ecaB，icfA）的表达显著高于单细胞。该研究结果表明：群体微囊藻对无机碳的高利用率有可能在不同种微囊藻水华的维持中起到了一定的作用。相关研究结果已在Hydrobiologia上发表（吴兴华等, 675:175–186, 2011）。

　　上述研究得到国家“973”项目、国家自然科学基金委-云南联合重点基金、中国科学院重要方向性项目、淡水生态与生物技术国家重点实验室的资助。

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