云南高原富营养化淡水湖泊噬藻体及宿主多样性研究

湖泊水体富营养化的加剧，导致水华频繁发生，水域生态环境受到严重破坏。噬藻体在水生态系统中具有非常重要的作用，其作为蓝藻水华的控制因子，是很有希望的生物杀藻剂。本项目在已完成部分湖泊噬藻体检测并发现两个新种的基础上，以云南高原五大富营养化淡水湖泊（滇池、星云湖、杞麓湖、异龙湖、阳宗海）为研究对象，通过对噬藻体基因序列测定与分析，荧光显微与电镜观察，确定噬藻体多样性；经藻细胞纯培养及所产生噬藻体鉴定，确定噬藻体宿主范围；在建立相关定量检测方法的基础上，以铜绿微囊藻及其对应噬藻体为例，分析藻类与噬藻体的数量消长关系，及其与环境因素的相关性。本研究将在系统性阐明富营养化高原湖泊的噬藻体及其宿主多样性，并确定其宿主范围及其与宿主之间数量消长关系，不仅可以丰富高原湖泊生物多样性范畴，还为噬藻体作为可能的蓝藻水华生物控制因子提供理论依据。

湖泊水体富营养化的加剧，导致蓝藻水华频繁发生，水域生态环境受到严重破坏，蓝藻水华的控制和消除已成为国内外的研究热点之一。噬藻体作为特异性感染蓝藻的病毒，在水域生态系统中具有非常重要的作用，是潜在的蓝藻生物控制因子。本研究以云南高原五大富营养化淡水湖泊（滇池、星云湖、杞麓湖、异龙湖、阳宗海）为研究对象，定时定点采集五大富营养化湖泊水样，进行水质参数检测（水温、pH值、总氮、总磷和叶绿素a等）；分析了不同湖泊，滇池不同季节和水域的水质特征，了解各湖泊水质特征与藻类含量的变化相关性。研究表明滇池、异龙湖等云南五大高原湖泊富营养化程度不同，各湖泊水温适中、呈弱碱性，适宜蓝藻生长，藻类含量与水体富营养化程度相关。滇池海埂水域，叶绿素a全年含量丰富，其季节性变化主要受水温影响；滇池全湖范围水域内叶绿素a含量呈北高南低趋势。通过光学、电子显微镜对水样中藻类、病毒粒子进行形态观察发现不同富营养化湖泊蓝藻及噬藻体含量及种类有所不同。并基于蓝藻16S-23S rRNA ITS基因、光合作用基因psbA及噬藻体g20、psbA等基因分别构建同源关系进化树，进行了富营养化湖泊滇池蓝藻及噬藻体的遗传多样性分析；研究发现滇池蓝藻及噬藻体存在丰富的遗传多样性。建立了定量检测方法分析铜绿微囊藻/噬藻体数量随季节的变化规律以及滇池同时期不同水域的铜绿微囊藻/噬藻体数量变化规律。发现滇池海埂水域微囊藻和铜绿微囊藻噬藻体含量全年均处于较高水平，且两者之间的数量增长关系显著相关。当微囊藻数量增加时，噬藻体大多表现为数量的减少，而当微藻的数量开始减小时，噬藻体的数量又会随之增加，两者数量随季节变化有显著相关性（Pearson系数r=0.839，P=0.001，N=11），且滇池全湖范围内微囊藻与噬藻体含量均有北高南低的地理分布特点。除项目书规定任务外，进一步就存在于蓝藻和噬藻体的光合作用基因psbA，进行了蓝藻和噬藻体间基因转移及协同进化的初步研究；以及溶藻微生物的分离与溶藻特性研究。以上研究阐明了富营养化高原湖泊的噬藻体及其宿主多样性，及其与二者之间数量消长关系，丰富了高原湖泊生物多样性范畴，还为噬藻体作为可能的蓝藻水华生物控制因子提供理论依据。