微囊藻CO_(2)-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO_(2)的竞争效应

摘要

由于具有高效的CO_(2)-浓缩机制,蓝藻在低CO_(2)浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO_(2)浓度急剧增加,蓝藻CO_(2)-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO_(2)-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO_(2)-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO_(2)浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO_(2)-浓缩机制基因微进化对CO_(2)的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO3-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从水华前期到水华中期,sbtA基因型的相对丰度逐渐升高,而到水华后期,出现bicA基因型增多的现象。室内竞争实验同样表明高浓度CO_(2)培养环境下,bicA基因型具有明显竞争优势,随CO_(2)浓度的降低,呈现bicA基因型向sbtA基因型转变的趋势。这些结果表明水华中期无机碳浓度相对较低,能适应碳限制环境的sbtA基因型的微囊藻表现出竞争优势,而对CO_(2)浓度变化敏感的bicA基因型的微囊藻随无机碳浓度的升高逐渐增多;同时,在总碱度,pH和Chl.a影响下,微囊藻基因型在滇池不同微囊藻水华期呈现bicA→sbtA→bicA转变。这些结果说明微囊藻能通过调节不同CO_(2)-浓缩机制基因藻株响应水体无机碳浓度,保持种群竞争优势,并维持水华的形成。