两种海洋微藻的种间竞争及海洋环境细菌对其种群增长的影响和作用机理的探讨

摘要

海洋环境中的微生物能通过裂解作用或分泌外代谢产物抑制海洋微藻类的生长和繁殖，从而对微藻的种群增长产生影响，这也是利用环境微生物进行赤潮生物学调控的理论基础。本文以赤潮微藻强壮前沟藻(Amphidinium carterae Hulburt)和饵料微藻青岛大扁藻(Platymonas helgolandica var. tsingtaoensis)为目标生物，在实验生态条件下建立了两种微藻的无菌培养体系，模拟研究两种微藻在该体系中种群增长及种间竞争的变化；同时研究了分离于海洋环境中的五株细菌对两种海洋微藻种群增长的影响并探讨了其作用机理，以期为利用微生物治理赤潮提供基础的研究资料。 研究结果如下： 1、微藻无菌体系的建立及体系内微藻的生长变化 根据抗生素敏感性和抑菌圈的试验结果，选择对微藻生长影响较小、浓度为10μg/mL的新霉素、链霉素、卡那霉素进行微藻培养体系的除菌作用。利用逐种加入法加入抗生素，经吖啶橙染色镜检后发现，与未经除菌的对照组相比体系中的细菌数目明显减少。利用该方法能够成功获得青岛大扁藻和强壮前沟藻的无菌体系。 比较除菌前后两种微藻的生长变化发现：在指数生长期，除菌前后强壮前沟藻的相对增长率基本一致，但除菌后的比未除菌的微藻推迟两天进入稳定期，并且达到稳定期后的最大细胞密度比后者提高了24％；与除菌后的青岛大扁藻相比，未除菌的青岛大扁藻在指数生长期的生长较快，但在稳定期两者的最大藻细胞密度相差不大(P>0.05)。除菌前后两种微藻在稳定期的生长状态发生了明显的变化，主要表现在未除菌的青岛大扁藻和强壮前沟藻几乎全部下沉，而除菌体系中的藻细胞仍能保持很好的悬浮状态。 2、共培养体系中两种微藻的种群增长及种间竞争研究 在共培养条件下，青岛大扁藻和强壮前沟藻的环境负载能力(K)和内禀增长率(r)与单培养体系中的对照组相比均有所下降，表现出种间竞争的相互抑制效应，其中强壮前沟藻受到的抑制作用明显强于青岛大扁藻。起始接种生物量比对微藻间的种间竞争具有显著的影响。利用Lotka-Voterra的种间竞争模型模拟了无菌共培养体系中两种微藻的相互作用，发现强壮前沟藻和青岛大扁藻的竞争抑制参数平均值(α、β)分别为1.79和25.09，即青岛大扁藻对强壮前沟藻的作用是其受后者作用的约14倍左右。同时，青岛大扁藻的种群瞬时增长率(r)均大于对照的，而强壮前沟藻恰好相反。因此，青岛大扁藻的种间竞争能力明显高于强壮前沟藻。 3、五株海洋环境细菌的理化性质研究及其对两种微藻生长的影响 从海洋环境中分离出5株细菌：M3-123、M3-0424、M4-129、M3-129、M2-123，通过生理生化分析并对照伯杰氏细菌鉴定手册鉴定：M3-0424属于假单胞杆菌科(Pseudomonadaceae)，黄杆菌属(Flavobacterium)；M2-123属于微球菌科(Micrococcus)，微球菌属(Micrococcaeae)；M3-129属于肠杆菌科(Enterobacteriaceace)柠檬酸杆菌属(Citrobacter)；M3-123属于芽孢杆菌科(Bacillaceae)，梭菌属(Clostridium)；M4-129属于芽孢杆菌科(Bacillaceae)，芽孢杆菌属(Bacillus)。 研究了上述5株细菌对无菌体系和未除菌体系中两种海洋微藻生长的影响，结果发现：在青岛大扁藻的无菌和未除菌体系中，五种海洋环境细菌对青岛大扁藻的生长均表现出了明显的促进作用，而且促进作用随着细菌浓度的降低而减弱。在强壮前沟藻的无菌体系中表现为高浓度促进，低浓度抑制；但在未除菌体系中，表现出了高浓度抑制，低浓度促进的作用效果。并且菌株M3-0424、M3-123、M4-129表现出了明显的杀灭效应，其作用的强弱顺序为：M3-123> M3-0424> M4-129。试验结果同时表明接种菌株的浓度和生长速率与其对微藻的抑制作用之间具有一定的相关性。 对细菌培养液进行了五种不同处理(A:高温121.3℃灭菌后的菌液，B:0.22μm过滤后的滤液，C:9000rpm离心沉降后的菌液，D:超声波破碎后的菌液，E:未任何经处理的菌液)后研究其对强壮前沟藻生长的影响，结果发现细菌的培养液对该藻的生长具有明显的抑制作用：菌株M3-0424可能分泌胞外产物抑制该藻的生长，该产物没有热稳定性，可能属于蛋白类物质；菌株M4-129、M3-123的培养液都能抑制强壮前沟藻的生长，但其培养液具有热稳定性，克生作用是该作用的可能原因之一。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章 两种海洋微藻的无菌体系的建立

1材料与方法

2结果与分析

3讨论

4小结

参考文献

第二章 无菌培养体系中两种海洋微藻种间竞争的研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

4小结

参考文献

第三章 五种海洋环境细菌对两种海洋微藻种群增长的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3讨论

4小结

参考文献

第四章 五株海洋细菌的鉴定和三株细菌溶藻机理的探讨

1材料和方法

2 结果和讨论

3讨论

4小结

参考文献

结论：

致谢

个人简历、发表的学术论文