珠江口海域旋沟藻赤潮生消的生物学机制研究

旋沟藻是目前世界上扩展最为迅速的有害赤潮生物，已在全球范围内引发赤潮，造成了水产养殖业的巨大损失和严重的生态危害。2009年10月底在珠海海域发生的大规模旋沟藻赤潮，标志着该赤潮已向我国海域扩展。本课题组研究结果表明，珠海赤潮原因种的形态学和生物学特征与普遍引发赤潮的多环旋沟藻明显不同。本项目拟以珠海赤潮旋沟藻为研究对象，通过电子显微镜以及分子生物学手段对旋沟藻进行正确分类，并揭示其地理来源；针对旋沟藻的生活史、孢囊形成与萌发机制开展研究，以揭示孢囊在珠江口旋沟藻赤潮发生和消亡中的作用；研究旋沟藻生长特征及其与其他浮游植物的克生关系，了解旋沟藻赤潮对浮游植物分子多态性的影响，揭示其种间竞争优势。最终达到揭示珠江口海域旋沟藻赤潮生消生物学机制的目的，为防止该藻赤潮向我国其他海域的扩展提供科学依据。

通过光学显微镜和电子显微镜观察，确认我国珠江口海域旋沟藻赤潮为双胞旋沟藻 (Cochlodinium geminatum），并对其rDNA序列进行扩增测序，发现该藻与世界其他海域旋沟藻DNA序列具有一定的差异，为我国海域特定种类。旋沟藻孢囊在实验室条件下很难形成，强制性休眠期在6个月以上，氧气和光强是影响其孢囊萌发的重要因素。旋沟藻能在富营养化的条件下快速生长，N、P限制能明显抑制藻细胞的生长；旋沟藻不能利用各种有机氮，但对各种有机磷有很强的利用能力，并促使其在有机污染日趋严重的河口环境中取得种间竞争优势，也是近年来珠江口海域旋沟藻赤潮频繁发生的重要原因。旋沟藻赤潮水样对海洋原甲藻和赤潮异弯藻的生长具有明显抑制作用，但对骨条藻生长具有一定促进作用；抑藻物质主要存在于细胞滤液中，是一种水溶性、热稳定的胞外物质。运用PCR-DGGE技术，对实验室培养藻株、双胞旋沟藻赤潮样品和非赤潮期间浮游植物样品进行了DNA指纹分析，结果表明，DGGE技术能够对常见海洋赤潮藻类具有较好的区分效果，同时监测出赤潮样品中双胞旋沟藻、红色赤潮藻、条纹环沟藻和海洋原甲藻4种优势种，种类组成与显微镜观察结果具有较好的一致性。大亚湾浮游植物DGGE图谱分析结果显示，夏季和秋季浮游植物DGGE指纹图谱的条带比较丰富，春季和冬季浮游植物指纹图谱的条带相对略少；DNA指纹图谱与浮游植物群落结构的聚类分析结果相近，富营养化的近岸站点聚在一起，而远岸站点聚为一类；结果说明PCR－DGGE技术可对浮游植物的分子多样性进行监测，在一定程度上反映了浮游植物群落结构。珠江口海域沉积物中浮游植物休眠体萌发的浮游植物数量较少，组成以硅藻为主，能萌发出旋沟藻营养细胞，但是数量非常少。结果说明，珠江口海域由于泥沙含量较高，不利于孢囊的聚集，虽然珠江口是旋沟藻的赤潮高发区，但旋沟藻孢囊并未在珠江口海域聚集，有关珠江口引发赤潮的种源尚需进一步研究。