中国东南沿海硅藻常见的形态畸变特征及其与环境因子的关系研究

摘要

硅藻的细胞壁由上下两个硅质壳面形成，具有种间特异性的花纹，是硅藻分类学的重要依据。硅质壳的外形及花纹通常具有规则性的轮廓及排列方式，但在某些情况下，硅藻的硅质壳会发生一些形态上的改变，称之为硅藻的形态畸变或变形(deformation)。畸变可以表现在壳面的整体轮廓改变，也可能发生在壳面的孔纹、壳缝及各种附属结构上。导致硅质壳畸变的原因有多种，但硅质壳畸变的过程和机理尚不很清楚。
　　 国外有关硅藻硅质壳形态畸变的相关研究大多集中在淡水硅藻方面，而我国这方面的研究报道几乎空白。基于此，本文依托国家自然科学基金项目“海洋硅藻硅质壳变形的特征与生态学机制”开展了初步的研究，取得了以下主要结果:
　　 1.通过对在我国东南沿海采集的硅藻样品的观察以及对历史资料的整理分析，本文总结了自然环境下发生形态畸变的硅藻共15属27种以及3个未定种（含曾经有文献记录的种类8种），并对所有畸变种类进行了形态描述和图示。结果表明，自然海区中形态畸变的硅藻大多分布于近岸水体，提示畸变硅藻的出现可能与水体的污染有关。
　　 2.整理了人工培养条件下产生形态畸变的硅藻共12属，20种，38个株系，对其进行了形态学描述和图示（其中包括曾经有文献记录的25个株系）。人工培养条件下，硅藻的畸变形式可分成三个大类:第一类畸变形式为单一型畸变，即仅发生壳面轮廓、壳面孔纹、壳缝、拟壳缝、壳面突起物等某一种畸变;第二类畸变形式则表现为混合型畸变;第三类为细胞群体组成方式的改变。人工培养条件下的硅藻形态畸变常表现为混合型。
　　 3.修订了卡式缝舟藻(Rhaphoneis castracanei)及双角缝舟藻四角形变种(Rhaphoneis amphiceros var.tetragona)因形态畸变而被定义成新变种、新变型的的分类学问题;
　　 4.发现一个硅藻新纪录种Haslea ostrearia，并对其正常形态与畸变的壳面形态进行了描述和图示。
　　 5.在室内培养条件下探索了盐度、营养盐水平及Cd胁迫条件与几种硅藻的硅质壳畸变的关系。研究结果表明，N、P、Si营养盐限制均与奇异棍形藻和H.ostrearia畸变硅质壳的比例升高有相关性，高浓度的Cd(大于50μg/L)胁迫条件也会导致H ostrearia畸变率的升高(10.02％～10.14％)。虽然本论文探讨了培养基中盐度对H.ostrearia生长的影响，但未发现盐度与畸变率有相关性。
　　 6.比较了4种拟菱形藻同种不同地理株系形态畸变的差异。尽管多列拟菱形藻（Pseudonitzschia multiseries）、尖刺拟菱形藻(P.pungens)、巴西拟菱形藻（P.brasiliana）均表现出不同地理株系之间细胞形态畸变的部分差异，但规律性不明显。比较了三种硅藻（多列拟菱形藻、尖刺拟菱形藻、奇异棍形藻（Baciliariaparadoxa））在自然环境下与人工培养条件下细胞形态畸变的差异，发现人工培养条件导致的细胞畸变程度更为严重，形态更为复杂。
　　 7.本文整理出了国内首个自然环境及人工培养条件下存在形态畸变的硅藻种类名录，为这些种类的正确形态分类提供了参考依据;同时初步分析了其产生畸变的潜在原因，为本领域的进一步研究奠定了基础。

目录

声明

摘要

缩略词

第一章 前言

1．1 硅藻的形态分类学研究

1．2 硅藻硅质壳的结构与形成

1．2．1 硅藻硅质壳的一般形态

1．2．2 硅藻细胞增殖的特点

1．2．3 硅质壁形成的一般性过程

1．3 硅藻硅质壳畸变研究进展

1．3．1 硅藻畸变形态

1．3．2 畸变硅藻的种类

1．3．3 硅藻形态畸变与环境胁迫的关系

1．4 硅藻作为环境指示生物的研究进展

1．4．1 硅藻组成与环境指示

1．4．2 硅藻畸变形态与环境指示

1．5 本研究的内容与意义

1．5．1 本研究的主要内容

1．5．2 本研究的意义

第二章 材料与方法

2．1 野外样品采集、处理及观察

2．1．1 采样地设置

2．1．2 采样方法

2．1．3 样品处理

2．1．4 样品观察与拍照

2．2 实验室硅藻培养、处理及观察

2．2．1 实验室培养的硅藻藻种

2．2．2 藻种培养

2．2．3 生长曲线与细胞形态畸变率曲线

2．2．4 样品观察与拍照

2．2．5 营养盐测定

2．2．6 重金属测定

2．3 常用仪器及试剂

2．3．1 常用仪器

2．3．2 常用试剂

第三章 实验结果

3．1 中国东南沿海自然环境下畸变硅藻的种类、形态描述及其分布

3．1．1 星脐藻属Asteromphalus Ehrenberg，1844

3．1．2 海链藻属Thalassiosira Cleve，1873

3．1．3 三角藻属Triceratium Ehrenberg，1839

3．1．4 脆杆藻属Fragilaria Lyngbye，1819

3．1．5 等片藻属Diatoma Candolle，1805

3．1．6 缝舟藻属Rhaphoneis Ehrenberg，1844

3．1．7 针杆藻属Synedra Ehrenberg，1830

3．1．8 海毛藻属Thalassiothrix Cleve et Grunow，1880

3．1．9 海线藻属Thalassionema Grunow，1885

3．1．10 棒杆藻属Rhopalodia O．Muller，1897

3．1．11 棍形藻属Bacillaria Gmelin，1788

3．1．12 菱形藻属Nitzschia Hassall，1845

3．1．13 筒柱藻属Cylindrotheca(Rab．)Reimann et Lewin，1964

3．1．14 拟菱形藻属Pseudo-nitzschia H．Peragallo，1897

3．1．15 曲壳藻属Achnanthes Bory，1822

3．1．16 未定种的畸变硅藻

3．1．17 中国东南沿海自然环境下畸变硅藻名录及分布

3．2 实验室培养条件下畸变硅藻的种类与形态描述

3．2．1 海链藻属Thalassiosira Cleve，1873

3．2．2 骨条藻属Skeletonema Greville，1865

3．2．3 新具槽藻属Neodelphineis Takano，1982

3．2．4 缝舟藻属Rhaphoneis Ehrenberg，1844

3．2．5 拟菱形藻属Pseudo-nitzschia H．Peragallo，1897

3．2．6 菱形藻属Nitzsrhia Hassall，1845

3．2．7 棍形藻属Bacillaria Gmelin，1788

3．2．8 菱板藻属Hantzschia Grunow，1877

3．2．9 舟形藻属Navicula Bory，1822

3．1．10 海氏藻属Haslea Simonsen，1974

3．2．11 波纹藻属Cymatosira Grunow，1862

3．2．12 曲壳藻属Acknantkes Bory，1822

3．2．13 人工培养条件下畸变硅藻名录

3．3 不同培养条件对硅藻形态畸变的影响

3．3．1 盐度对三种硅藻生长及硅质壳畸变率的影响

3．3．2 营养盐水平对两种硅藻(奇异棍形藻、H．ostrearia)生长及畸变率的影响

3．3．3 重金属胁迫对H．ostreario生长及畸变率的影响

3．3．4 同种不同株系的混合培养对畸变率的影响

第四章 讨论

4．1 自然环境下硅藻畸变的主要形态特征及相关环境因子

4．2 人工培养条件下硅藻畸变的主要形态特征

4．3 拟菱形藻属同种不同株系间细胞畸变的比较

4．3．1 多列拟菱形藻各株系之间形态畸变的差异

4．3．2 尖刺拟菱形藻各株系之间形态畸变的差异

4．3．3 巴西拟菱形藻各株系之间形态畸变的差异

4．3．4 靓纹拟菱形藻各株系之间形态畸变的差异

4．3．5 拟菱形藻属硅质壳畸变的异同及原因

4．4 实验室条件下与自然环境中同种畸变硅藻的形态差异

4．5 室内培养中环境因子与硅藻畸变的相关性

4．5．1 盐度

4．5．2 营养盐(N／P／Si)

4．5．3 重金属胁迫

4．6 硅藻畸变是否具有可逆性或遗传性

4．7 硅藻畸变相关研究的意义

4．8 本研究的不足之处

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 研究的特色与创新点

5．3 展望

附录

参考文献

图版Ⅰ-Ⅹ

攻读硕士期间参与的科研课题及发表论文

致谢