温度和光照对南亚热带水体产毒和非产毒微囊藻种群竞争的影响

水体中微囊藻毒素(MC)浓度的变化在很大程度是由产毒和非产毒蓝藻的竞争演替所导致，目前对影响两者演替的因子还不明确。在热带及热带-亚热带过渡区，常年光照较强，水温偏高，光照和温度作为蓝藻增殖的重要控制要素，是否会在富营养化水体的产毒和非产毒微囊藻种群竞争中起到关键作用？两者的演替是否是水体MC浓度改变的重要原因?本项目拟用从南亚热带水库中分离的产毒和非产毒微囊藻藻株进行不同光照和温度下的单培养和共培养实验，采用多重实时荧光定量PCR技术对培养过程中的微囊藻总丰度和产毒微囊藻丰度进行监测，分析两者对光照和温度的需求差异，了解不同光照和温度下两者的适应度及竞争动态；同时对发生微囊藻水华的水库进行每周一次的原位定量监测，弄清水华发生期间产毒和非产毒微囊藻的种群动态规律，分析两者的演替与水体MC浓度的相关性,认识光照和温度在此过程中的驱动作用，阐明热带特有的自然条件在两类微囊藻种群竞争中所起的作用

在自然水体中，产毒和非产毒微囊藻水华常常共同发生，在全球气候变化和水体富营养化的趋势下，两者的相对比例变化对水环境安全有重要影响。在广东省水库，微囊藻是微囊藻毒素的主要产生者，42份微囊藻样品中有37份检出了微囊藻毒素，异构体RR是微囊藻毒素的主要类型，这表明产毒微囊藻在广东省水库中广泛存在。然而微囊藻和产毒微囊藻在调查的水库中均不是优势种，在水库中的比例大多情况下维持在较低水平。热带特征性种类-拟柱孢藻则常常成为水库的优势种，研究表明拟柱孢藻的最适的温度和光照范围非常宽，这可能是广东省水库中拟柱孢藻的发生频率和生物量要高于微囊藻的原因之一。室内单培养实验表明，不同光照，温度和氮磷浓度下的非产毒微囊藻的比生长率均比产毒微囊藻高，因而理论上非产毒微囊藻应在竞争中处于优势。但在竞争实验中，除磷极度限制（P1）条件外，产毒微囊藻在其它所有条件下都处于竞争优势，推断认为化感效应是导致产毒微囊藻维持竞争优势的可能原因，但化感物质并不是微囊藻毒素。尽管不同的环境条件对产毒微囊藻占据优势的结果没有影响，但高温高光照、高氮和高磷浓度使产毒微囊藻在总微囊藻种群中的比例更高。因此，本研究结果进一步证实，全球变暖和水体富营养化会加剧产毒蓝藻灾害。