产毒微囊藻种群竞争力及产毒能力对UV-B辐射增强的响应

Microcystin production of toxic strains of Microcystis and their competitive ability to non-toxic strains depend on the environmental condition. Ecologiacl effects of increased UV-B radiation is a hot in the studies of globe climate change. Microcystin has the capability of preventing photooxidation and stabilizing the photosynthetic apparatus, one of the main damage sites for Microcystis under UV-B radiation stress. These indicate toxic strains of Microcystis could outgrow non-toxic strain and increase toxin production at high UV-B radiation. In this work, we plan to reveal the effects of increased UV-B radiation on the toxicity of Microcystis blooms by field study. Meanwhile, we aslo plan to determine microcystin production of different morphological species of Microcystis, physiological activities and abundance of toxic and non-toxic strains of Microcystis under different UV-B radiation, to analysis the effects of increased UV-B radiation on microcystin production and dynamics of toxic and non-toxic strains of Microcystis. These results will help us reveal microcystin density dynamics in the algal lake as UV-B radiation increase, and evaluate ecological and environmental effects of the increased UV-B radiation to lacustrine ecosystem.

微囊藻产毒能力及产毒与非产毒种群演替受环境因子影响。UV-B辐射增强的生态学效应是全球气候变化研究的热点之一，UV-B辐射胁迫会引起微囊藻光合系统的损伤并导致藻细胞生长受到抑制，而藻毒素能阻止藻细胞光氧化并减轻光合系统的受迫性损伤，这可能导致UV-B辐射增强环境下，产毒微囊藻种群竞争能力和产毒能力的提高。本项目首先通过野外模拟实验，研究UV-B辐射增强对富营养湖泊微囊藻水华毒素产生能力的影响。同时，在室内不同UV-B辐射模拟条件下，观察产毒与非产毒基因型微囊藻的丰度变化以及它们的生理活性变化，分析不同形态种群产毒微囊藻产毒能力的变化，以揭示UV-B辐射增强对产毒微囊藻种群竞争力的影响，并阐明产毒微囊藻产毒能力对UV-B辐射增强的响应。研究结果有助于确定藻型富营养湖泊藻毒素含量随UV-B辐射增强的变化趋势，评估UV-B辐射增强给湖泊生态系统带来的生态和环境效应。

微囊藻是大部分富营养湖泊蓝藻水华的主要优势种，许多微囊藻在生长代谢过程中会合成毒素，这些毒素会对人类或动物造成威胁，微囊藻产毒能力及产毒与非产毒种群演替受环境因子影响。UV-B 辐射增强的生态学效应是全球气候变化研究的热点之一，UV-B 辐射胁迫会引起微囊藻光合系统的损伤并导致藻细胞生长受到抑制，而藻毒素能阻止藻细胞光氧化并减轻光合系统的受迫性损伤，这可能导致UV-B 辐射增强环境下，产毒微囊藻种群竞争能力和产毒能力的提高。本项目首次开展了UV-B 辐射增强对产毒微囊藻及其产毒能力影响的研究，结果表明：（1）UV-B辐射和P限制对产毒微囊藻具有较强的交互作用，在P限制环境下，UV-B辐射对产毒微囊藻会产生更强的胁迫作用；（2）相对于产毒微囊藻，非产毒微囊藻对UV-B辐射具有更强的敏感性，在UV-B辐射环境的两者混合培养实验中，产毒微囊藻具有更强的竞争力；（3）高强度UV-B辐射会抑制微囊藻产毒基因的表达，造成藻毒素合成能力的下降，导致微囊藻胞内毒素的减少，同时，UV-B辐射对藻毒素具有一定的降解能力，会促进毒素在水体中的降解。上述结果暗示，虽然UV-B辐射可能会引起水体中产毒蓝藻种群丰度的增多，但由于UV-B辐射会抑制藻毒素的合成，并促进藻毒素在水体中的降解，在总体上UV-B辐射增强可能会减少富营养湖泊中的藻毒素水平。本项目的开展，揭示了藻型富营养湖泊藻毒素含量随UV-B辐射增强的变化趋势，评估UV-B辐射增强给湖泊生态系统带来的生态和环境效应，并为全球气候变化背景下湖泊生态系统演变提供新的认识。