青岛近海鳍藻种群动态与产毒特征研究

论文摘要

腹泻性贝毒（Diarrhetic Shellfish Poisoning, DSP）导致的人类中毒事件在沿海各国经常出现。我国目前虽然尚未有DSP中毒事件的报道,但已有的检测结果表明,我国沿海贝类沾染DSP毒素的情况严重,应当引起相关部门的重视。许多研究证明,鳍藻（Dinophysis）属是导致贝类沾染DSP毒素的主要藻种。鳍藻广泛分布于我国沿海,但是,鳍藻难以室内培养,而且通常情况下自然海域中的鳍藻数量很少,因此国内对鳍藻的研究仅限于形态描述和种类分布调查,对鳍藻的生理特性、产毒特征及种群动态等方面都没有深入研究。对此,本研究选择有鳍藻分布和染毒贝类事件报道的青岛近海作为目标海域,定点定期采集浮游植物水样,通过形态学观察对鳍藻进行种类鉴定并计数,研究鳍藻的种群动态;并利用垂直拖网采集浮游植物浓缩样品,从中挑取单个鳍藻细胞,通过单细胞PCR方法获得不同种类鳍藻的部分遗传信息,从分子生物学角度进行种类鉴定;建立并应用高灵敏度的液-质联用（LC-MS）分析方法,对挑取的鳍藻细胞和浮游植物样品中的毒素进行分析,研究鳍藻细胞的毒素组成、含量状况及青岛近海脂溶性毒素的分布及季节性变化情况。结合形态学观察和单细胞PCR的分析结果,青岛近海海域的鳍藻种类主要有渐尖鳍藻复合种（D. acuminata species complex）、圆形鳍藻（D. rotundata）和倒卵形鳍藻（D. fortii）。青岛近海鳍藻种群的动态变化具有明显的季节性特征。20092010年,在团岛湾中苑码头的定点加密调查发现,D. acuminata species complex是主要的鳍藻种类,集中出现在49月,最高密度可达800 cells/L;D. rotundata种群高密度值出现时间较晚,密度较低,主要出现在89月,细胞密度在100 cells/L以下。在2010年3月至2011年2月期间,针对青岛近海的大面调查发现,表层水体中的鳍藻主要出现于58月,大都分布在胶州湾湾口和湾外,以及内湾东部部分海域;在湾外和湾口水深较深的海域,水层底部（或10米深处）的鳍藻密度常常超过表层。湾外和湾口调查站位的表层和底层水体中D. acuminata species complex的密度高峰期在6月份出现,达350 cells/L以上,最高密度出现在D3站位处（36o04N,120o23E）,达1.98×103 cells/L;湾内站位D. acuminata species complex的密度高峰期在7月份出现,达200 cells/L以上。D. rotundata从5月份开始出现,但密度较低,直到7月份以后才在鳍藻种群中逐渐占据优势。D. fortii在青岛近岸表层水体中全年都很罕见,仅在7月份以很低的密度出现在湾口和湾内东部、东南部海域。针对鳍藻的毒性状况,本研究建立了高灵敏度的LC-MS分析方法,对挑取的同种鳍藻细胞和浮游植物浓缩样品中的毒素进行了分析。对挑取鳍藻细胞的分析结果表明,从青岛近海海域的三种鳍藻中均能检测出毒素成分,但其组成和含量存在种间差异。2010年,自中苑码头采集的三种鳍藻中均检测到了蛤毒素2（Pectenotoxin 2,PTX2）,其中,D. fortii的单细胞毒素含量最高,D. acuminata species complex次之,D. rotundata最低。在调查期间（49月）,D. acuminata species complex中PTX2毒素的含量有明显变动,在4月初和7月初毒素含量较高。与2010年的调查结果不同,从于2009年4月25日采集自团岛湾中苑码头的D. acuminata species complex中检测到了大田软海绵酸（okadaic acid,OA）、鳍藻毒素1（Dinophytoxin 1,DTX1）和PTX2等毒素成分,每一细胞内毒素含量平均为2.54 pg OA,4.04 pg DTX1和1.73 pg PTX2。对胶州湾内浮游植物浓缩样品中的脂溶性毒素分析结果表明,OA、DTX1和PTX2等毒素成分在青岛近海海域浮游植物样品中比较常见,毒素组成和含量也存在一定的季节性变动特征。2010年4月至2011年2月期间对团岛湾中苑码头浮游植物样品的研究结果表明,除4月初OA和DTX1含量相对最高以外,其余季节PTX2是主要的毒素成分,其含量远远高于OA和DTX1。PTX2含量分别在6月下旬和8月中旬形成两个高峰,在6月底含量最高,达到595 pg/m3水体;除4月初以外,OA和DTX1的含量在8月份也出现一个小峰,但毒素含量很低,都在15 pg/m3水体以下。通过比较浓缩浮游植物样品中的PTX2含量和D. acuminata species complex数量的结果显示,两者之间有明显的线性关系。而OA和DTX1含量与各种鳍藻数量之间没有明显相关关系。在青岛近海的面上调查中,除了2月份胶州内湾南部海域之外,其它季节的各海域中都检测到了毒素,PTX2是主要的毒素成分。各海域PTX2浓度均在68月份期间出现高峰,但其最高值的出现时间存在一定的地域性差异。PTX2最高于6月份在湾内C3站位处达到了7488 pg/m3,其余站位在这期间的最高值也都在400 pg/m3以上。而海水中OA和DTX1浓度相对较低,在0100 pg/m3之间。除此以外,还从少数几个样品中检测到了Gymnodimine（GYM）,Spirolide 1（SPX1）和疑似为Dinophytoxin 2（DTX2）和PTX2 seco acid（PTX2sa）的毒素成分。综上所述,对青岛近海海域的鳍藻相关研究结果表明,青岛近海海域的鳍藻种类组成主要有渐尖鳍藻复合种（D. acuminata species complex）、圆形鳍藻（D. rotundata）和倒卵形鳍藻（D. fortii）。青岛近海海域的鳍藻中含有OA、DTX1和PTX2毒素,但不同种类鳍藻细胞内毒素成分和含量有明显差别,而同种鳍藻细胞内毒素成分和含量也存在年际和季节变动。D. acuminata species complex中检测到的三种毒素成分也是浮游植物样品中的主要毒素成分,而且水体中D. acuminata species complex细胞密度和浮游植物样品中的PTX2毒素含量直接相关,应是浮游植物中PTX2等毒素成分的重要来源。以上研究是国内首次针对鳍藻种群动态和产毒特征的研究,所得到的结果为深入理解鳍藻藻华的形成机制和危害机理提供了可供借鉴的科学方法,也为相关部门有效监测、预防DSP中毒事件提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 赤潮及赤潮藻毒素
• 1.1.1 赤潮及其危害效应
• 1.1.2 赤潮藻毒素
• 1.2 海洋脂溶性毒素概述
• 1.2.1 腹泻性贝类毒素
• 1.2.2 肝损伤性毒素
• 1.2.3 原多甲藻酸毒素
• 1.2.4 Gymnodimine毒素
• 1.2.5 螺环内酯毒素
• 1.3 腹泻性贝毒研究进展
• 1.3.1 腹泻性贝类毒素的来源及其生物学意义
• 1.3.2 腹泻性贝类毒素的分析检测方法及其发展
• 1.3.3 液-质联用技术的发展及其在海洋生物毒素检测中的应用
• 1.4 鳍藻研究概述
• 1.4.1 鳍藻的生理生态特征
• 1.4.2 鳍藻种群动态及其影响因子
• 1.4.3 鳍藻的毒素组成及其含量消长
• 1.4.4 我国鳍藻研究现状
• 1.5 研究目的和意义
• 第二章 青岛近海鳍藻的种类组成
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 鳍藻样品的采集
• 2.1.2 鳍藻细胞形态学观察
• 2.1.3 鳍藻单细胞PCR 扩增和DNA 测序
• 2.2 实验结果与分析
• 2.2.1 鳍藻细胞形态的显微镜观察结果
• 2.2.2 单细胞PCR 扩增和DNA 测序结果
• 2.3 讨论
• 2.3.1 鳍藻的种类鉴定
• 2.3.2 中国鳍藻的种类分布
• 2.4 小结
• 第三章 青岛近海鳍藻的种群动态
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 浮游植物水样的采集和处理
• 3.1.2 对不同种类鳍藻进行计数和统计
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 青岛团岛湾中苑码头表层水体中鳍藻种群动态研究
• 3.2.2 青岛近海表层水体中鳍藻的季节性分布
• 3.2.3 青岛近海不同海域鳍藻种群的动态变化
• 3.3 讨论
• 3.3.1 自然海域中鳍藻的种群动态变化
• 3.3.2 影响鳍藻生长和动态变化的环境条件
• 3.4 小结
• 第四章 青岛近海鳍藻毒素组成、含量及其变化
• 4.1 液-质联用分析腹泻性贝类毒素方法的建立
• 4.1.1 材料与方法
• 4.1.2 实验结果
• 4.2 鳍藻细胞中毒素组成、含量及变化
• 4.2.1 材料与方法
• 4.2.2 实验结果
• 4.3 讨论
• 4.3.1 鳍藻细胞毒素分析方法
• 4.3.2 鳍藻毒素组成、含量的变化规律
• 4.3.3 影响鳍藻毒素含量变化的因素
• 4.4 小结
• 第五章 青岛近海脂溶性毒素组成与分布
• 5.1 液-质联用分析海洋脂溶性毒素方法的建立
• 5.1.1 材料与方法
• 5.1.2 实验结果
• 5.2 青岛近海脂溶性毒素的组成与分布情况
• 5.2.1 材料与方法
• 5.2.2 实验结果
• 5.3 讨论
• 5.3.1 海洋脂溶性毒素的液质联用分析方法
• 5.3.2 青岛近海海域海洋脂溶性毒素的含量和分布
• 5.3.3 青岛近海海域海洋脂溶性毒素的来源及危害探讨
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表及撰写论文情况
• 图索引
• 表索引
• 附录