镜湖萼花臂尾轮虫种复合体结构的快速变化及其生态机理研究

摘要

本文研究了芜湖市镜湖萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)种复合体结构的快速变化、三个姐妹种相对丰度存在差异和轮虫种群在夏季水体中几近消失的原因,所取得的主要结果如下:
　　自2012年7月3日起,通过每周1次的轮虫采集、实验室克隆培养、DNA提取、COI基因扩增、序列测定和分析,研究了镜湖水体中萼花臂尾轮虫种复合体结构的周年变化;结果表明,所得25批376条COI基因部分序列共定义201个单倍型,其中共享单倍型16个。基于COI基因部分序列构建的系统发生树将201个单倍型以较高置信度聚合为3个支系(支系I、II和III)。所有COI序列差异百分比为0-26.5％,支系 I和支系 II序列差异百分比是23.7-26.3%、支系I和支系III序列差异百分比是24.6-26.5%、支系II和支系III序列差异百分比是18.3-19.8%,3支系应为3个姐妹种(姐妹种I、II和III)。2012年7月~11月上旬镜湖水体中仅有姐妹I存在;2012年11月中旬~12月初有3个姐妹种共存,且姐妹种I的最大相对丰度地位逐渐被姐妹种II所取代;而2012年12月~2013年的2月有轮虫姐妹种II和姐妹种III共存(De批次除外),且姐妹种II的相对丰度较大。
　　为调查萼花臂尾轮虫种复合体内三个姐妹种相对丰度存在差异的原因,本文运用生命表实验方法,在12℃、16℃、20℃和24℃等4个温度以及1.0×106、2.0×106和4.0×106 cells·ml-1等3个较高的斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)密度下研究了轮虫三姐妹种的生命表统计学参数的变化。结果表明,姐妹种、温度以及两者之间的交互作用均极显著影响轮虫的所有生命表参数(P<0.01);食物密度、食物密度和姐妹种之间的交互作用以及姐妹种、温度和食物密度三者之间的交互作用对净生殖率和种群内禀增长率有极显著性影响(P<0.01);食物密度和姐妹种两者之间的交互作用以及姐妹种、温度和食物密度三者之间的交互作用对世代时间有显著性影响(P<0.05);温度和食物密度的交互作用对净生殖率有极显著性影响( P<0.01),对种群内禀增长率有显著性影响(P<0.05)。总体上,三个姐妹种之间,姐妹种 I的内禀增长率最高,姐妹种III的内禀增长率最低,这或许是2012年12月~2013年的2月镜湖水体中姐妹种II的相对丰度大于姐妹种III的主要原因之一。但2012年11月中旬~12月初有3个姐妹种共存,且姐妹种I的最大相对丰度地位逐渐被姐妹种II所取代的原因仍有待进一步研究。
　　为了解镜湖萼花臂尾轮虫种群在夏季水体中几近消失的原因,本文运用群体累积培养法,在4个温度(20℃、24℃、28℃和32℃)和3个斜生栅藻密度(1.0×106、2.0×106和4.0×106 cells·ml-1)共12个条件组合下对镜湖夏季萼花臂尾轮虫生殖参数的研究表明,各食物密度下,镜湖夏季出现的萼花臂尾轮虫种群增长率均在28℃和32℃下最高。温度对种群增长率、平均混交率、平均受精率和休眠卵产量均有极显著性影响(P<0.01),食物密度对群增长率和休眠卵产量均有极显著性影响(P<0.01),温度和食物密度的交互作用对平均混交率、平均受精率和休眠卵产量均有极显著性影响(P<0.01)。在1.0×106、2.0×106和4.0×106 cells·ml-1斜生栅藻密度以及28℃和32℃下,较高的种群增长率(1.50-1.95/d)是镜湖夏季水体中持续存在萼花臂尾轮虫的重要因素;但其极低的种群密度(远低于1 ind./L)说明与较高的水温(28-32℃)密切相关的其它环境因子如食物的质量和数量等可能是造成镜湖夏季水体中萼花臂尾轮虫几近消失的主要原因。在种群存在于镜湖水体期间(7月初至12月初),特别是当水温降至20℃左右时,其较高的休眠卵产量是该种群在次年的同一时段在水体中重新出现的唯一途径。

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第一章 文献综述

1 概述

2. 环境因素对轮虫种群动态的影响

2.1 温度

2.2 食物密度

2.3 pH

2.4其他理化因子

3. 轮虫种群遗传结构的时间变化

3.1 种群遗传结构季节变化的模型

3.2轮虫姐妹种的鉴别

3.3轮虫姐妹种的季节演替和同域共存

4. 本研究的意义

第二章 基于COI基因序列分析镜湖萼花臂尾轮虫种复合体结构的快速变化

1. 材料与方法

1.1轮虫的来源与培养

1.2DNA提取

1.3 PCR扩增和测序

1.4 PCR产物的克隆和测序

1.5 序列的处理与分析

2.结果与分析

2.1序列特点和种群遗传多样性

2.2系统发生关系与隐种的划分

2.3轮虫种复合体姐妹种间周年变动的分析

2.3轮虫种群遗传多样性和遗传分化

3 讨论

3.1 轮虫姐妹种的甄别

3.2姐妹种种群的周年动态

第三章 萼花臂尾轮虫三姐妹种的生活史特征

1 材料与方法

1.1 轮虫的采集与培养

1.2 轮虫的预培养

1.3生命表实验

2结果与分析

2.1轮虫的存活率和繁殖率

2.2 轮虫的生命表统计参数

3．讨论

3.1 温度和食物密度对轮虫存活和发育的影响

3.2 温度和食物密度对轮虫生殖的影响

3.3 温度和食物密度对轮虫种群增长的影响

3.4 温度和食物密度对轮虫生命表统计学参数的影响

3.5轮虫各姐妹种相对丰度存在差异的可能原因

第四章 镜湖萼花臂尾轮虫种群在夏季几近消失的原因

1 材料与方法

1.1 轮虫的采集与培养

1.2 轮虫的生殖参数研究

1.3 相关参数的定义和计算方法

1.4 数据的统计分析

2 结果与分析

3 讨 论

3.1 轮虫种群对水温的适应

3.2轮虫有性生殖对水温变化的响应

3.3 影响轮虫种群密度季节变化的因素

参考文献

致谢

附录