米氏凯伦藻和东海原甲藻是我国东南沿海地区赤潮的主要优势种.为定量获取米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅,根据3个光照水平(28.32,75.06,111.66 μmol m-2 s-1)条件下4个温度水平(18,22,25,28℃)对米氏凯伦藻和东海原甲藻生长特性的室内培养实验结果,并结合Shelford耐受性定律建立了基于温度的米氏凯伦藻和东海原甲藻比生长率的耐受性模型,最后根据前期的研究成果分别获取了米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的最适温度、适温范围及耐受温度范围.结果表明,无论是米氏凯伦藻还是东海原甲藻,在相同培养光照条件下,在设定的温度水平范围内,分别存在一个适宜米氏凯伦藻和东海原甲藻的最适生长温度Topt,且当T≤Topt时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著增大;而当T≥Topt时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著减小.随着培养光照强度的升高,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率均呈现“先升后降”的变化趋势.建立的藻类生长温度耐受性模型与谢尔福德耐受定律较为吻合,定量获取米氏凯伦藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66 μmol m-2 s-1)下的最适生长温度分别为22.48,22.37,22.33℃;适温范围分别为17.93-27.03,17.82-26.92,17.78-26.88℃;耐受温度范围分别为13.38-31.58,13.27-31.47,13.23-31.43℃;东海原甲藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66 μmol m-2 s-1)下的最适生长温度分别为22.10,21.99,21.93℃;适温范围分别为17.59-26.61,17.48-26.5,17.42-26.44℃;耐受温度范围分别为13.08-31.12,12.97-31.01,12.91-30.95℃.

采用室内培养试验方法,以米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)为生物材料,设置不同浓度梯度的重金属Zn2+(0、1、5、10、15和20 mg·L-1),主要测定藻细胞密度、光合色素、光合效率、抗氧化酶类、丙二醛(malondialdehyde,MDA)等相关指标,探讨重金属Zn2+胁迫下米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)的生长和生理特征.结果发现,在1和5 mg·L-1的Zn2+浓度下,米氏凯伦藻细胞依然保持较好生长繁殖,表明其具有一定的耐受性,而随着重金属Zn2+浓度的提高,细胞生长受到毒害抑制.光合色素含量呈现动态变化,试验结束时(96 h)叶绿素a、叶绿素b和胡萝卜素含量有各自不同的变化趋势,最大光能转化效率(Fv/Fm)表现出先升后降的趋势.Zn2+浓度为10 mg·L-1时,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性显著高于对照;过氧化氢酶(catalase,CAT)活性呈现出先上升后下降的趋势,且5、10、15和20 mg·L-1 Zn2+浓度下米氏凯伦藻的过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于对照;10、15 mg·L-1 Zn2+浓度下米氏凯伦藻的总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)显著高于对照,而20 mg·L-1 Zn2+浓度下的显著低于对照.丙二醛(MDA)呈现出随着Zn2+浓度提高而增加的趋势,5、10、15和20 mg·L-1Zn2+浓度下米氏凯伦藻的丙二醛(MDA)均显著高于对照.结果可为了解重金属对海洋微藻的毒性作用提供数据参考.

设置不同浓度的重金属Cd2+(0、0.2、0.4、0.6、0.8和1 mg·L-1)和Pb2+(0、0.1、0.2、0.4、0.8和1.6 mg·L-1)胁迫处理,检测米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)的生长生理情况,分析重金属胁迫对海洋微藻生长的毒性效应,探讨超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等对重金属胁迫的缓解作用.研究结果发现,重金属Cd2+和Pb2+对米氏凯伦藻具有较强的毒性,随着重金属浓度的提高,细胞生长受到毒害作用增强;而米氏凯伦藻对重金属Cd2+和Pb2+胁迫具有一定的适应性.重金属Cd2+和Pb2+胁迫导致米氏凯伦藻细胞的叶绿素a、叶绿素b含量下降(1.6 mg·L-1Pb2+胁迫除外),类胡萝卜素含量提高,最大光能转化效率(Fv/Fm)下降,表明重金属胁迫抑制藻的光合作用,影响藻的生长繁殖.丙二醛(MDA)随着重金属Cd2+和Pb2+浓度提高而升高,说明重金属引起藻细胞膜透性增加,藻细胞遭受破坏.SOD活性整体呈现先升高后下降(或与对照持平)的趋势,提示海洋微藻的抗氧化酶系统在低浓度重金属胁迫下产生应激性反应,酶活性增强;而CAT活性上升,也对藻细胞起到保护作用,推测两者共同反应,以缓解藻体遭受的重金属毒害作用.结果可为了解重金属胁迫对海洋微藻的毒性效应提供参考.

采用16S rRNA高通量测序技术分析了赤潮藻米氏凯伦藻藻际细菌群落组成,探究了原位营养刺激下藻际细菌对米氏凯伦藻生长的抑制作用.结果 表明:米氏凯伦藻藻际环境以Proteobacteria为主(α-Proteobacteria 48.1％,γ-Proteobacteria 8.6％),其次Sphingobacteria 22.4％,Cyanobacteria 10.8％.通过加混合抗生素获得了米氏凯伦藻无菌培养体系,验证了所加营养液对藻的生长无明显影响.向米氏凯伦藻培养体系中添加体积比5％的2216E培养基、甘油和柠檬酸钠时,米氏凯伦藻的生长受到显著抑制,抑制率分别为99.6％、96.0％和91.5％.对2216E刺激下藻际细菌群落变化进行分析表明,α-Proteobacteria丰度增至58.7％,其中Rhodobacteraceae由8.7％增至22.3％,Thalassobaculum由2.7％增至13.3％,γ-Proteobacteria增至13.3％,其中Pseudomonas由2.4％增至4.9％.米氏凯伦藻藻际环境存在着丰富的微生物类群,适量外部营养刺激可以实现藻际细菌原位抑藻效应.

原生动物是水生食物网中主要的植食性生物,在自然水体中能够有效控制浮游植物的生物量,具有预防及延缓赤潮发生的潜在应用价值.在福建沿岸分离筛选出一种常见的原生动物—厚游仆虫(Euplotes crassus),通过研究其对三种常见有毒赤潮藻类的毒素耐受性、抑藻率及自身在赤潮压力下的生长速率,评测厚游仆虫对常见有毒赤潮藻类的抑制作用,挖掘其作为控藻生物的应用潜力.将厚游仆虫分别接种于不同浓度的剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)及米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)中,在温度20℃、光照度100μmol·M–2·s–1和光暗比12 h:12 h的条件下进行共培养.结果显示,厚游仆虫对剧毒卡尔藻和赤潮异弯藻具有明显的抑制作用,持续抑藻时间可达72 h以上,且未见藻细胞数量的明显反弹,而对于米氏凯伦藻则没有明显的抑制能力.说明厚游仆虫在一定条件下可作为一种有效可行的控藻生物,但其对赤潮藻类的抑制作用具有一定的种类特异性.结果证明,在赤潮形成初期厚游仆虫对赤潮藻类的摄食压力可能有助于抑制或延缓剧毒卡尔藻及赤潮异弯藻赤潮的发生与发展,其在赤潮治理中的实际应用还需结合野外水体做进一步研究.