秦皇岛“褐潮”原因种的鉴定及其兼性营养特征的研究

A type of new algal blooms with unique features outbroke in the sea area along the coast of Qinhuangdao in the last three years, which caused a devastating beat on the local shellfish mariculture industry. Recently, our preliminary study suggested that the causative species be a mixotrophic species of pelagophyte Aureococcus anophagefferens. Mixotrophy is an important mode of nutrition for harmful algal species in eutrophic waters. The mixotrophic capability of the microalgae plays an improtant role in the formation of harmful algal blooms. In this project, we will identify the causative species of the blooms near Qinhuangdao using analysis technique for photosynthetic pigments and molecular biological methods. It will help to clarify whether this algal blooms is "brown tide". Algal density analytical methods will be developed using HPLC pigment analysis and qPCR. Its mixotrophic characteristics and phagotrophic capability will be studied using enclosure experiment in situ to study the effects of different nutrients on the growth of the causative species, which will offer a sound basis for the clarification of the formation mechanisms and the prevention of microalgal bloom in this region.

渤海秦皇岛沿海近三年连续爆发一种新型藻华灾害-由微微型藻类引发，藻华区海水呈"褐色"，对当地贝类养殖业危害严重。该藻难以分离培养，种类鉴定有分歧，后续研究困难。鉴于该藻个体大小、其藻华区与贝类养殖区的密切联系、对贝类的影响方式等，高度怀疑该藻有可能是曾在美国东部沿海引发"褐潮"的海金藻Aureococcus，但需从形态、色素特征、以及分子信息等方面予以确认，并对其特殊的环境适应策略加以研究，以此来探讨其爆发机理。本项目拟以该藻华区为研究海域，利用光镜、电镜观测、以及建立光合色素HPLC分析技术和分子生物学技术鉴定藻华原因种；通过建立适用于该藻的定量分析方法研究该藻种群在藻华生消中的动态变化；结合该藻华区营养盐变化分析以及受控围隔实验中该藻的兼性营养和摄食特征，研究该藻对不同类型营养物质的利用策略，为阐明该类藻华是否为"褐潮"以及其在我国渤海爆发的机理和减灾防控提供科学依据。

从2009年起，渤海秦皇岛沿海连续爆发一种由微微型藻类引发的新型藻华灾害，藻华区海水呈褐色，对当地贝类养殖业危害严重。但对藻华原因种、藻华性质存在疑问，藻华原因种的营养利用策略认识不清。因此，本项目拟通过对藻华原因种的鉴定，对藻华生消的动态变化的调查，对藻华爆发区的营养盐组成和含量的分析，以及对藻华原因种的兼性营养特征的研究。探明藻华原因种、阐释藻华性质和藻华原因种的兼性营养特征，为阐明该藻华是否为“褐潮”以及其在秦皇岛近海暴发机制提供科学依据。通过4年研究，证实该藻华是由抑食金球藻（Aureococcus anophagefferens）引发的褐潮。召集研讨会，对抑食金球藻进行中文定名；发展了抑食金球藻qPCR定量方法和基于其细胞色素组成的定量方法，并应用于秦皇岛褐潮研究中。现场营养物质添加实验发现溶解态有机氮（DON）和有机碳（DOC）对抑食金球藻生长明显的促进作用，有利于维持和促进褐潮暴发；室内实验发现其具有吞噬能力，可吞噬聚球藻，初步揭示其兼性营养特征。探明秦皇岛褐潮动态过程、时空分布和年际变化特征。解析秦皇岛海域营养盐组成，其呈现高DON、溶解有机磷（DOP），低溶解无机氮（DIN）、溶解无机磷（DIP）的结构；随着褐潮的暴发，海域中DON和DOP含量逐渐减少，而DIN、DIP含量无明显变化。初步阐释秦皇岛褐潮的发生机制，与美国近海褐潮相似，秦皇岛褐潮的暴发与渤海海域的地理特征、水文动力学特征以及秦皇岛近海营养盐组成结构有密切关系。本项目的成果之一—秦皇岛近海暴发的微微型藻藻华是由抑食金球藻引发的褐潮，已经成为我国政府管理部门和学者的共识。国家海洋局从2013年起，在《海洋环境公报》和《海洋灾害公报》中将抑食金球藻作为秦皇岛近海藻华的原因种进行正式发布。建立的抑食金球藻qPCR定量方法作为推荐性行业标准已经获得国家海洋局标准项目立项。本项目研究成果为抑食金球藻在我国近海褐潮形成中的生态适应策略的揭示，以及我国近海褐潮的形成机制的阐明提供科学依据。