微型海洋微藻快速准确鉴定的方法研究(以微拟球藻为典型)

摘要

微藻是在显微镜下可见的、单细胞藻类,在水环境中经常以单细胞或聚集的形式存在。微藻在水生环境初级生产中扮演了十分重要的角色,在固定全球二氧化碳方面也起到了非常重要的作用。近年来,人们对海洋微藻的研究主要集中于微型海洋微藻(直径2-20μm)。微型海洋微藻的商业价值与日俱增,除了在水产养殖中发挥重要作用外,还是十分重要的营养品,近来微型海洋微藻还作为生物柴油的来源。微型海洋微藻的分类鉴定是研究其生物学和实际应用的基础,尤为重要。
　　传统的微藻鉴定主要依据形态学和色素分析。形态学描述仅适用于特征明显的藻类鉴定。由于微型海洋微藻形态受环境影响太大,对研究者知识背景要求很高,且耗时长,难以满足野外大规模样品的快速鉴定和大量新分离微藻藻种资源保存的需求。同样地,生化成分鉴定方法也并不适用于所有微型海洋微藻,在微型海洋微藻中难以找到唯一的有代表性的色素或其他生理生化指标,且这些生化成分并不稳定,难以用这些化学成分鉴定微型海洋微藻,因此,需要用像分子标签系统学等新方法完善传统的鉴定方法。
　　对于那些形体微小、地理差异显著、培养条件造成差异的藻类,分子标签系统学鉴定是一种行之有效的方法。DNA条形码技术(DNA barcoding)是应用最为广泛最快速、有效的分子手段。该技术适用于来自不同生长环境的不同生长阶段的细胞。藻类中还没有通用的条形码,但已有许多推测可用的微藻的条形码基因。目前的研究主要集中在扩增得到尽可能多的微型海洋微藻分子标签,并将其在数据库中与已知种的相关序列进行对比,通过相似度和系统发生关系对未知种进行鉴定。这些研究主要集中在红藻,褐藻,硅藻和甲藻,在其他藻类中的研究很少。
　　本研究从实验室培养的未知微拟球藻鉴定出发,通过形态学描述、生理生化指标和分子标签鉴定三种方法将其鉴定为N.oceanica LAMB0002,其中形态学描述包括光镜观察和透射电镜观察,生理生化指标包括脂肪酸和色素分析,分子标签鉴定中使用了18S rRNA基因和rbcL基因。同时用该方法对实验室已知的四株微拟球藻进行鉴定,得到的结果与原信息一致,这充分验证了该鉴定方法能满足微拟球藻的准确鉴定。
　　该方法中的形态学观察和生理生化指标分析无法满足微拟球藻种间鉴定的要求,因此将该方法进行调整,去除了电镜观察和生理生化指标分析,得到了仅用光学显微镜进行初步鉴定,再用分子系统学分析鉴定的方法。用该方法成功地鉴定了两株未知藻株,结果表明这两株未知藻株分别为N.oceanica和N.Gaditana。这更进一步证明了该方法能够满足微拟球藻快速准确的鉴定。鉴定中仅用了18S rRNA基因序列进行分析系统学分析就能将两株微拟球藻鉴定到种,因此,将该方法在进行简化应用于微型海洋微藻的鉴定。
　　本研究从微拟球藻出发得到了准确的鉴定方法,再将该方法进行调整应用于野外采集的微拟球藻快速准确鉴定上,最后再应用于微型海洋微藻的快速准确鉴定上。研究结果表明该方法能实现对一些微型海洋微藻的快速准确鉴定。