转基因及相关亚品系鱼腥藻的纯化

转基因蓝藻纯化是研究其生理、生化、分子生物学、营养学、药理学、毒理学等必不可少的环节,更是其作为生产原料的基础。传统纯化方法仅对不同物种间的分离进行了讨论,尚未涉及野生藻种和转基因突变株在实验和生产中相互污染情况下的鉴别和分离。本文的转基因藻纯化方法先后从种群、细胞、分子3个层面纯化分离了藻种。该方法使用平板划线的方法将杂藻杂菌与鱼腥藻分离,再使用核酸电泳、RT-qPCR、Western Blot将鱼腥藻野生种、转空载体突变株以及转目的基因突变株3个亚品系逐步分离。纯化分离后的藻株生长速率得到了提高,目的基因的表达效率增长,生产目的蛋白的产率自然增长。本研究对转基因藻在实验和生产中出现的一些问题提出了相应的解决方案,对转基因微藻的应用具有积极的作用。     

高营养盐水平下葡萄糖添加对微囊藻水华的控制

为了控制蓝藻门微囊藻属水华,在玻璃温室中进行了一个添加葡萄糖控制蓝藻门微囊藻属水华的试验。试验初始水体为发生严重蓝藻门微囊藻属水华的水体,叶绿素a浓度高达422.78 μg·L^-1。试验共分为1个对照和1个处理,对照中不添加葡萄糖,处理中添加葡萄糖。葡萄糖的添加浓度依据水体总氮浓度而定,按DOC∶TN≈20∶1进行添加。试验过程中每个玻璃瓶均曝气。结果表明,处理的叶绿素a含量(Chl-a)、上午及下午的DO、pH值均明显低于对照(P<0.05),处理的DOC、TSS和OSS浓度均高于对照(P<0.05),处理和对照的TN、TP、DTN、DTP、SRP浓度均没有显著差异(P>0.05)。试验后期,对照和处理的微囊藻大群体均变小了,且处理中微囊藻群体比对照解散、解体得更明显,尤其是处理中微囊藻形成了小群体甚至是双细胞或者单细胞形态。结果表明,添加葡萄糖能够控制高营养水体中微囊藻水华,其机理是葡萄糖添加促进了水体异养细菌的生长,而与微囊藻形成竞争。     

动态聚类最近邻法在湖库蓝藻水华预测中的应用

[目的]探索湖库蓝藻水华的有效预测方法,为水环境污染防治关键问题的解决提供科学依据。[方法]结合蓝藻水华演化中表现出的混沌类随机特点,提出一种基于有效性函数优化的动态聚类算法,以实现蓝藻水华动态、小范围近邻优化预测的目的。首先,基于动态聚类算法对监测数据进行典型类的客观划分,为后续有效减小搜索空间,提高预测精度奠定基础;而后采用粒子群算法优化得到各类的最佳近邻个数,以确定参与回归建模的观测值数量;最后依据最近邻观测数据建立动态回归预测模型。[结果]采用太湖金墅监测站点2011年叶绿素a浓度测定值进行建模,之后对2012年叶绿素a浓度进行短期预测。新建模型的预测值与实际值运行趋势一致,且相对误差为12.02%,而基于传统聚类线性回归算法的相对误差为15.21%,基于BP神经网络预测算法的相对误差为19.51%,相空间重构算法的相对误差为38.42%。[结论]算例结果表明该方法的预测精度相对较高,证明了所提优化预测方法的可行性与有效性。     

对苯二酚对类珠藻的生物毒性

以从酸化稻田中分离的固氮蓝藻类珠藻(Aliinostoc sp. YYLX235)为研究对象，将类珠藻于脲酶抑制剂对苯二酚最终质量浓度分别为0.0、2.5、5.0、10.0 mg/L的培养液中培养，培养2、6 d时分别对该藻株的生长、光合作用、固氮酶活性、抗氧化酶活性和氧化损伤特征等进行分析，探究对苯二酚对农田类珠藻的生物毒性。结果表明：2.5 mg/L对苯二酚处理，短时间(2 d)内对类珠藻的生长和藻胆蛋白具有刺激效应，但随着处理时间的延长，刺激效应转变为抑制效应；对苯二酚处理对藻细胞内叶绿素a和类胡萝卜素含量的影响不明显；对苯二酚处理下类珠藻的光合系统Ⅱ电子传递效率表现敏感，造成光合系统Ⅱ反应中心电子供体侧受损，短时间(2 d)内5.0 mg/L对苯二酚处理的光合系统Ⅱ最大光化学效率仅为对照的79.1%；对苯二酚处理条件下类珠藻细胞内的过氧化氢酶(CAT)活性升高，6 d时10.0 mg/L对苯二酚处理的CAT活性是对照的9.96倍，但是藻细胞的脂质氧化程度并未因对苯二酚处理而加剧；对苯二酚对类珠藻固氮酶活性具有显著的抑制效应。     

曝气扰动促进高营养的饲料腐烂液中绿藻生长

为了研究饲料腐烂形成的高氮、磷营养盐条件下浮游植物的自发生长,夏季在玻璃温室进行了以鱼类配合饲料腐烂液为营养源的实验。实验设1个对照组和1个处理组,对照组中不曝气,处理组在12 d起进行持续曝气扰动。结果表明,曝气显著提高了水中溶解氧、pH、氧化还原电位、叶绿素a和浮游植物总生物量。对照组叶绿素a较低,在第10~17 天形成峰值,处理组叶绿素a在第27 天达到最高值(1 169.57±1 133.01) μg/L,藻生物量在第25 天达到最高值(279.07±339.83) mg/L。第21~31 天,处理组中绿藻门的栅藻属(Scenedesmus spp.)为优势种,而对照组中绿藻门的衣藻属(Chlamydomonas spp.) 和绿球藻(Chroococcus sp.)为优势种。在曝气条件下,以鱼类配合饲料腐烂降解形成总氮、总磷质量浓度分别为3.8~22.1、2.1~16.9 mg/L的高营养水平,出现绿藻门栅藻属优势。     

转基因vp28蓝藻口服疫苗半数有效量测定及其对斑马鱼的安全评价

蓝藻是对虾幼苗的天然饵料,使用转vp28基因蓝藻(Synechococcus sp. PCC 7942)直接投喂凡纳滨对虾(Litopenaeus vanname)幼苗来防治白斑综合征病毒(WSSV),可起到“药食同源”的作用。转基因蓝藻作为对抗WSSV的口服疫苗,目前面临环境释放的安全性问题。斑马鱼是最常见的模式生物之一,本研究将转vp28基因蓝藻投喂凡纳滨对虾幼苗,验证其剂量梯度抗WSSV的影响,并测定其半数有效剂量(ED50)。以该剂量为依据投喂斑马鱼后,通过测定斑马鱼体内的酶学指标、进行组织切片观察以及养殖水体中氮磷等的变化,来探究转vp28基因蓝藻对水生生物、水体环境造成的影响。研究结果表明,随着转基因蓝藻口服疫苗剂量的增加,凡纳滨对虾幼苗抗WSSV的能力也随之增强,测得ED50为0.027 g。分别使用野生型和转基因型蓝藻配合饲料投喂斑马鱼15天,投喂结束后其生长状态良好、游动正常；投喂前后身体颜色无明显差异,不同组间体长增长的差异不显著(p > 0.05)。转基因组投喂的过氧化氢酶活力稍低于空白组和野生型组,过氧化物酶活力随着投喂天数的增长而呈现降低趋势；水质监测发现总氮和总磷无较大差异,投喂蓝藻的两组氨氮均要低于空白对照组,氨氮含量的提升对斑马鱼的抗氧化能力存在一定影响；组织切片发现斑马鱼各组的肝脏、心脏组织细胞无明显差异。研究表明转vp28基因蓝藻可有效增强凡纳滨对虾抗WSSV能力,且抗病能力随着口服疫苗剂量的升高而增强；投喂斑马鱼后,斑马鱼无明显的毒理效应，且对水质影响较小；转vp28基因蓝藻作为亚单位疫苗投放对水生生物的影响较小,可为后续产业规模应用提供基础。     

湖北长湖蓝藻季节动态及其驱动因子分析

长湖是调控长江中游地区生态平衡的重要湿地生态系统，为了解长湖蓝藻季节动态并进一步探究蓝藻与环境因子的相关关系，根据其湖形特征设置5个采样点，于2020年4月至2021年3月对长湖进行了逐月采样调查与分析。结果显示，调查期间共检出蓝藻18种（属），主要优势种为棒胶藻属（Rhabdogloea sp.）、惠氏微囊藻（Microcystis wesenbergii）和伪鱼腥藻属（Pseudanabaena sp.）。二维非度量多维尺度（NMDS）分析显示，长湖蓝藻生物量季节变化明显，5、6、8月的蓝藻生物量较高，为6.88~15.50 mg/L，占浮游植物总生物量的24.0%~43.8%；冬季和初春较低，为0.13~0.29 mg/L，占浮游植物总生物量的0.5%~2.8%。逐步回归分析显示，气温、气压、总磷、降雨量和溶解氧是影响蓝藻的重要因素，共解释了蓝藻生物量变化的70.0%。结构方程模型展示了环境因子与蓝藻生物量的关系，气温和溶解氧的上升可促进蓝藻的生长，而气压、总磷和降雨量正好相反，环境因子可直接或间接地通过改变湖泊的湖沼学特征影响蓝藻生物量。本研究可为长湖蓝藻水华防控提供参考依据。