有害赤潮藻種塔瑪亞歷山大藻的研究進(jìn)展

朱興彪, 鄭玉忠, 謝麗玲*, 張振霞, 查廣才, 張 勇, 劉亞群

1.汕頭大學(xué)理學(xué)院生物系, 廣東 汕頭 515063;

2.韓山師范學(xué)院生物系, 廣東 潮州 521041

近年來(lái)，赤潮的發(fā)生日益頻繁，爆發(fā)區(qū)域也不斷擴(kuò)大，已經(jīng)成為全球性主要海洋災(zāi)害之一，因此，赤潮的相關(guān)研究也成為當(dāng)前海洋環(huán)境研究的熱門領(lǐng)域[1]。能引起海洋赤潮的藻類很多，來(lái)自甲藻門的藻種占大多數(shù)，其中，塔瑪亞歷山大藻(Alexandriumtamarense)就是甲藻門中最常見的赤潮藻種之一。塔瑪亞歷山大藻屬于甲藻綱(Dinophyceae)、屋甲藻科(Goneodomataceae)、亞歷山大屬(Alexandrium)，是一種全球性的有毒赤潮藻；藻細(xì)胞的形狀略近圓形，大小變化幅度較大，其長(zhǎng)度20～52 mm，寬度17～44 mm，生長(zhǎng)狀態(tài)良好的情況下，細(xì)胞大小通常為28～33 mm。塔瑪亞歷山大藻的環(huán)溝和縱溝明顯，橫溝明顯左旋，自橫溝和縱溝相交處的鞭毛孔伸出兩個(gè)鞭毛，一條帶狀橫鞭環(huán)繞于橫溝內(nèi)做波狀運(yùn)動(dòng)，使細(xì)胞旋轉(zhuǎn)，另一條線狀縱鞭從縱溝伸向體后做鞭狀運(yùn)動(dòng)，使細(xì)胞前行，從而兩者的結(jié)合使藻體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[2]。

塔瑪亞歷山大藻的分布很廣，在北極、溫帶及熱帶都有分布，在北半球溫帶的水域出現(xiàn)的頻率最高，也是我國(guó)主要的赤潮發(fā)生物種之一。而且，塔瑪亞歷山大藻能產(chǎn)生麻痹性貝毒素(paralytic shellfish poisoning，PSP)，此毒素能在食用貝類體內(nèi)累積，從而威脅人類的健康與生命安全，關(guān)于PSP毒素引起的中毒事件也屢見不鮮[3，4]。因此，相較于其他藻類，塔瑪亞歷山大藻引發(fā)赤潮的危害要大得多。基于塔瑪亞歷山大藻赤潮的普遍性和危害性，它成為當(dāng)今赤潮生物研究的重要對(duì)象，國(guó)內(nèi)外在其分布、形態(tài)學(xué)與分子鑒定、生理生態(tài)以及表達(dá)序列分析等方面開展了廣泛的研究。本文通過對(duì)塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)環(huán)境、分子鑒定、藻際競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系以及治理等方面研究進(jìn)行概述，為在該藻種中開展更深入的研究提供一些有益的思路。

1 環(huán)境因子對(duì)塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)狀況的影響

1.1N、P對(duì)塔瑪亞歷山大藻的影響

塔瑪亞歷山大藻廣泛分布于我國(guó)沿海水域，近年來(lái)，它主導(dǎo)的有毒赤潮在我國(guó)沿海時(shí)有發(fā)生[4～7]。為了認(rèn)識(shí)塔瑪亞歷山大藻的營(yíng)養(yǎng)生理特點(diǎn)、繁殖規(guī)律和赤潮發(fā)生機(jī)制等，中國(guó)學(xué)者對(duì)其做了大量工作，并取得了許多成果。其中，營(yíng)養(yǎng)鹽(如氮和磷等)對(duì)塔瑪亞歷山大藻影響的研究較為透徹，主要集中在以下兩個(gè)方面[8]：一方面是營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)狀態(tài)的影響機(jī)制[7～14]；另一方面是營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)塔瑪亞歷山大藻細(xì)胞產(chǎn)毒素含量或毒素成分的影響機(jī)制研究[4，14～19]。對(duì)不同地域的藻種進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)鹽的分析，可以讓我們?nèi)娴亓私膺@些藻種的生長(zhǎng)特性[20]。

海水的富營(yíng)養(yǎng)化主要是來(lái)自水中氮和磷的富集，它也是引起赤潮的物質(zhì)基礎(chǔ)和首要條件。氮、磷在海洋環(huán)境中的含量、形態(tài)構(gòu)成和數(shù)量變動(dòng)不僅影響著赤潮生物的生理、生化組成，還決定了赤潮形成的規(guī)模和程度。其中，氮是合成藻體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸和葉綠素等的基本元素[21]，磷是海洋、湖泊等水生生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力水平的關(guān)鍵因素，是海洋生物賴以生長(zhǎng)的最基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，是藻類增殖必需的營(yíng)養(yǎng)源[15]。研究發(fā)現(xiàn)，在氮限制的情況下，塔瑪亞歷山大藻亞種ATDH細(xì)胞經(jīng)過G1和S期后會(huì)停滯于G2/M期，只有8％的細(xì)胞完成分裂，細(xì)胞數(shù)目只有少量增加[8]。低氮(非限制)的培養(yǎng)條件下，可以使藻快速進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，后期適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充氮源，生長(zhǎng)速率會(huì)隨氮源濃度的增加而增加，但細(xì)胞有最適生長(zhǎng)濃度，如果不足和超出此濃度，生長(zhǎng)速率都不會(huì)達(dá)到最大甚至?xí)种圃寮?xì)胞的分裂[9，10]。這表明ATDH在對(duì)氮源的吸收過程中有一個(gè)反饋抑制調(diào)節(jié)機(jī)制，塔瑪亞歷山大藻通過這一機(jī)制來(lái)適應(yīng)環(huán)境滿足自身生長(zhǎng)的需要；進(jìn)一步的研究表明磷源對(duì)ATDH吸收氮源也產(chǎn)生重要的影響。在不同的磷濃度下，其對(duì)應(yīng)的氮源的最適濃度和耐受性都不同，而且呈正相關(guān)。但是具體的作用機(jī)制還沒有相關(guān)報(bào)道。從基因的表達(dá)和調(diào)控上進(jìn)一步揭示這一作用機(jī)制，可以使我們更好地了解ATDH的生長(zhǎng)特性。張玉娟等[11]發(fā)現(xiàn)氮(100 mg/L)、磷(15 mg/L)雙因子限制下，細(xì)胞密度無(wú)明顯增長(zhǎng)。在單因子限制下，生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明顯優(yōu)于雙因子限制。而且氮、磷單因子中度限制對(duì)生長(zhǎng)影響較小，在磷受限的條件下，ATDH可以維持較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定生長(zhǎng)期，暗示了ATDH有很強(qiáng)的貯磷能力[21，22]，且其貯磷的能力遠(yuǎn)超過其他藻類。Sanudo-Wilhelmy等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，浮游植物細(xì)胞表面可以吸附并內(nèi)化無(wú)機(jī)磷，側(cè)面支持了這一論斷。然而ATDH對(duì)磷的吸收也是有限的，磷源過高也會(huì)對(duì)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響[12]。ATDH對(duì)氮源和磷源吸收以及兩者之間的相互關(guān)系很可能幫助我們揭示赤潮爆發(fā)的內(nèi)部機(jī)制。另一方面，氮源、磷源也會(huì)影響ATDH產(chǎn)生毒素，當(dāng)?shù)闯渥銜r(shí)，PSP的產(chǎn)量會(huì)增加；當(dāng)?shù)床蛔銜r(shí)，藻細(xì)胞首先合成自身必需的物質(zhì)，PSP的合成將隨之下降，以維持自身生長(zhǎng)需要[19]。而當(dāng)?shù)闯渥銜r(shí)，磷的限制會(huì)促進(jìn)毒素的合成[11，14，24]，說明ATDH通過大量的合成分泌PSP抑制其他藻類爭(zhēng)奪磷源以滿足自身需要。

1.2溫度、pH、光照和鹽度對(duì)塔瑪亞歷山大藻的影響

ATDH是一種光合自養(yǎng)型浮游生物，除了必需的物質(zhì)基礎(chǔ)外，其他環(huán)境因子，如溫度、光照強(qiáng)度、pH和鹽度對(duì)其生長(zhǎng)繁殖都有重要的影響。溫度對(duì)ATDH的影響非常大，其適宜生長(zhǎng)溫度在17～25℃[25]，且不同來(lái)源的藻種對(duì)環(huán)境溫度要求不同。如大亞灣株最適溫度19℃[22，24]。舟山株的是18～21℃[26]，香港株為21～25℃[10]，長(zhǎng)江口海域的一株ATHD01最適溫度為24℃，閩江口的一株ATMJ02最適溫度為24℃，北部灣海域的一株ATGX02為20℃[27]。當(dāng)溫度低于10℃或高于30℃時(shí)，藻細(xì)胞會(huì)停止生長(zhǎng)甚至?xí)虝r(shí)間死亡。深入研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度升高到30℃以上時(shí)，塔瑪亞歷山大藻的熱休克蛋白Hsp70大量表達(dá)，起到應(yīng)激保護(hù)作用以適應(yīng)不利的環(huán)境[26]。pH對(duì)ATDH的生長(zhǎng)繁殖也會(huì)產(chǎn)生非常大的影響。一般認(rèn)為其最適的pH為7.5～8.0[25]，即接近海水的pH，但是也有例外，如大鵬灣株的最適pH為6.0～7.0[6]，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)藻的過程中發(fā)現(xiàn)pH會(huì)慢慢的上升，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定期時(shí)，pH甚至超過9.5，可能與營(yíng)養(yǎng)鹽的耗盡和分泌到培養(yǎng)液中毒素有密切關(guān)系；但細(xì)胞還能夠維持活力，說明其對(duì)pH偏堿性環(huán)境的適應(yīng)性非常強(qiáng)。塔瑪亞歷山大藻是一種喜高光強(qiáng)的微藻。實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)塔瑪亞歷山大藻的光照強(qiáng)度一般在4 000～5 000 lux。塔瑪亞歷山大藻(中國(guó)南海珠江口水域)的光飽和點(diǎn)是650 μmol/m2·s[25]，塔瑪亞歷山大藻(大亞灣株)的最適光照強(qiáng)度為1.6×1016/s·cm2[24]。塔瑪亞歷山大藻對(duì)鹽度的適應(yīng)范圍非常寬。塔瑪亞歷山大藻(ATCI01)在鹽度14～32.1 g/L范圍內(nèi)均可生長(zhǎng)，在鹽度范圍23～27 g/L時(shí)生長(zhǎng)最佳[6]。塔瑪亞歷山大藻(廣東大亞灣)鹽度在25～35 g/L時(shí)生長(zhǎng)良好，最適鹽度為30 g/L[24]。綜上所述，來(lái)自不同海域的塔瑪亞歷山大藻種對(duì)溫度、pH、光照和鹽度的響應(yīng)都存在不同程度的差異，但是差異性不強(qiáng)。這印證了在各種環(huán)境壓力的長(zhǎng)期選擇下，塔瑪亞歷山大藻進(jìn)化的多樣性和保守性的統(tǒng)一，最終形成亞種，從而在不同的海域均有可能引發(fā)赤潮。

2 塔瑪亞歷山大藻復(fù)合種基于核酸分析的分子鑒定

塔瑪亞歷山大藻為一種世界性分布的赤潮藻，由于地域、氣候和水質(zhì)等一系列復(fù)雜的原因，產(chǎn)生許多亞種，統(tǒng)稱為塔瑪亞歷山大藻復(fù)合種(A.tamarensespecies complex)[28]，并且可分為多個(gè)地理株系。如何快速、有效地鑒定區(qū)別這些亞種將有助于赤潮的預(yù)防和治理，甚至可以開發(fā)利用這些有害藻種。用傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)方法鑒定，雖然直觀簡(jiǎn)便，但是這些亞種在形態(tài)上非常相似，一般的顯微鏡很難區(qū)別，有人借助于掃描電子顯微鏡進(jìn)行鑒別，但掃描電子顯微鏡的識(shí)別速度慢且昂貴，并不適合于大量樣品的藻種鑒定，而且同一個(gè)亞種在不同的生長(zhǎng)時(shí)期其形態(tài)也會(huì)有所不同[29]。目前，最適合的鑒別方式是利用分子生物學(xué)技術(shù)區(qū)分塔瑪亞歷山大藻的特征序列，如核糖體18S、28S rDNA及ITS等[30]。有人將SSU rDNA和ITS分子指標(biāo)用于鑒別塔瑪亞歷山大藻和鏈狀亞歷山大藻(Alexandriumcatenella)，發(fā)現(xiàn)SSU rDNA和ITS相關(guān)序列可以準(zhǔn)確判斷塔瑪復(fù)合種的地理基因型[31，32]。由于這些赤潮藻種的高變異速率，核糖體基因保守性高，顯示的遺傳多態(tài)性有限，難以區(qū)分具有共同地理來(lái)源的赤潮生物種群[33]，特別是各個(gè)亞種間的遺傳多態(tài)性分析。因此，需要借助一種高分辨率、簡(jiǎn)便的方法對(duì)亞歷山大藻種群遺傳多樣性進(jìn)行快速鑒定。

短串聯(lián)重復(fù)(short tandem repeats，STR)或簡(jiǎn)單序列重復(fù)(simple sequence repeat，SSR)指基因組中以少數(shù)幾個(gè)核苷酸(多數(shù)為2～6個(gè))為單位多次串聯(lián)重復(fù)組成的長(zhǎng)達(dá)幾十個(gè)核苷酸的序列又稱微衛(wèi)星DNA (microsatellite DNA)，是一種共顯性標(biāo)記技術(shù)。在親緣關(guān)系研究方面，由于等位基因高度多態(tài)，較少的簡(jiǎn)單序列重復(fù)(微衛(wèi)星)位點(diǎn)即可提供個(gè)體特有的基因型組合，共顯性則用于追溯子代中等位基因的親本來(lái)源[34，35]。因此，在生物遺傳多樣性等研究中廣泛應(yīng)用。亞歷山大藻屬微衛(wèi)星標(biāo)記隨即被很多學(xué)者作為一種分子標(biāo)簽使用，并且取得很多成果[35～38]。如，王東東等[38]從ATDH的ESTs中找到的SSR引物，用于遺傳多樣性的分析。發(fā)現(xiàn)中國(guó)海域分離的ATDH亞種在進(jìn)化距離上非常相近。符合傳統(tǒng)分類學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。同樣來(lái)自中國(guó)海域的A.catenellaACDH01在聚類圖上與A.tamarense的距離較近，但并非同一進(jìn)化枝，而是擁有自己獨(dú)立的分支[38～40]。有研究者通過SSR引物對(duì)9株來(lái)自歐洲和中國(guó)等不同海域的塔瑪亞歷山大藻進(jìn)行了遺傳多樣性分析，可以將其分為3個(gè)進(jìn)化枝，且進(jìn)化枝與藻種的地理位置相關(guān)聯(lián)[28]。SSR分子標(biāo)記的重復(fù)性稍差，易造成假陽(yáng)性，但其優(yōu)點(diǎn)也不言而喻，數(shù)量豐富，可以覆蓋整個(gè)基因組，揭示的多態(tài)性高，具有多等位基因的特性，信息量豐富，因此特別適合ATDH的種內(nèi)遺傳多態(tài)性分析[41]。

3 塔瑪亞歷山大藻的藻際競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系

為解釋赤潮發(fā)生過程中種群演替的內(nèi)在規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究不同藻種間競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制是非常必要的。一些研究者對(duì)塔瑪亞歷山大藻與其他藻之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系進(jìn)行了初步探索。首先，發(fā)現(xiàn)起始濃度對(duì)藻際競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果具有明顯影響。董云偉等[42]把塔瑪亞歷山大藻和赤潮異彎藻(HeterosigmaakashiwoHada)按不同接種比例進(jìn)行混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)A.tamarense∶H.akashiwo(A∶H)=1∶4時(shí)，H.akashiwo在競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)；而當(dāng)A∶H=1∶1或A∶H=4∶1時(shí)，A.tamarense在競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)。由希華等[43，44]對(duì)東海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)與塔瑪亞歷山大藻種間競(jìng)爭(zhēng)的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接種細(xì)胞密度比為2 000∶100或2 000∶200時(shí)，東海原甲藻占優(yōu)勢(shì)，但是當(dāng)接種細(xì)胞密度比為4 000∶400時(shí)，塔瑪亞歷山大藻占優(yōu)勢(shì)，因此起始接種濃度比例并不起決定作用，接種的數(shù)量規(guī)模也會(huì)左右藻種間的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。高、低磷酸鹽濃度也會(huì)影響兩物種種群增長(zhǎng)與種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，營(yíng)養(yǎng)鹽限制環(huán)境中，東海原甲藻為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)種；豐富營(yíng)養(yǎng)鹽環(huán)境中，種間競(jìng)爭(zhēng)具有明顯的密度依賴性。高亞輝等[45]在研究沃氏藻(Woloszynskiasp.)與塔瑪亞歷山大藻種間競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系中也得到了相似的結(jié)論。張培玉等[46]研究了塔瑪亞歷山大藻(A)和中肋骨條藻(S)種群競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，當(dāng)接種比例為A∶S=1∶1時(shí)，雖然塔瑪亞歷山大藻在競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)，但也受到中肋骨條藻的抑制；接種比例為A∶S=4∶1時(shí)，塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更加明顯，但是在紫外線的照射下，塔瑪亞歷山大藻的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯衰退。因此，影響藻種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的因素除了藻種自身密度、數(shù)量外，還有外部的條件，如營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、太陽(yáng)紫外線照射等，都可能限制該地區(qū)赤潮爆發(fā)的種類、規(guī)模以及持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)。影響赤潮藻種競(jìng)爭(zhēng)能力的另一個(gè)重要方面就是赤潮藻種通過分泌某些化學(xué)物質(zhì)，即所謂的化感作用，來(lái)抑制其他藻種的生長(zhǎng)[47～49]。塔瑪亞歷山大藻不僅可產(chǎn)生對(duì)人體和其他海洋動(dòng)物有害的PSP毒素[50]，還能合成多種次生代謝物，如溶血毒素等。這些毒素可能在塔瑪亞歷山大藻與其他藻的競(jìng)爭(zhēng)中扮演著重要的角色。有研究發(fā)現(xiàn)塔瑪亞歷山大藻的細(xì)胞濾液對(duì)東海原甲藻的生長(zhǎng)確實(shí)有顯著的抑制作用[51]，而這些細(xì)胞濾液就含有溶血毒素。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)塔瑪亞歷山大藻化感作用研究多處于起始階段，僅僅涉及化感現(xiàn)象的觀察、化感物質(zhì)的提取和分離鑒定等方面，對(duì)化感物質(zhì)的作用機(jī)制研究較少[52]。因此，為了更為全面的了解赤潮藻種演替機(jī)理，需要對(duì)藻種的化感物質(zhì)對(duì)其他藻種的抑制作用進(jìn)行更為全面的分子生物學(xué)研究，以及相關(guān)的生態(tài)學(xué)、水文學(xué)和氣象學(xué)等的研究。

4 塔瑪亞歷山大藻的治理

近年來(lái)，我國(guó)沿海海域赤潮爆發(fā)的規(guī)模和次數(shù)都呈上升趨勢(shì)，嚴(yán)重制約著我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)特別是漁業(yè)、旅游業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如何有效控制富營(yíng)養(yǎng)化水體中的藻類爆發(fā)，成為環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[53]。赤潮藻種的治理方案按抑藻劑性質(zhì)劃分，可以分為物理抑藻劑、化學(xué)抑藻劑和生物化學(xué)抑藻劑[54～55]。在物理抑藻劑中，有人發(fā)現(xiàn)UV-B照射可使亞歷山大藻可溶性蛋白含量和葉綠素a含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，H2O2、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活力呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，暗示UV-B照射導(dǎo)致亞歷山大藻體內(nèi)產(chǎn)生過量的活性氧自由基，由于這些物質(zhì)無(wú)法及時(shí)消除而對(duì)藻產(chǎn)生了損害[56]。但是，該方法缺陷也很明顯，無(wú)法在實(shí)際中操作。還有人用特殊性質(zhì)的粘土來(lái)抑制赤潮藻，通過在藻類赤潮爆發(fā)區(qū)撒粘土，利用其強(qiáng)大的吸附作用而把藻轉(zhuǎn)移到海底使其死亡[57]。但是該法工作量太大，且不能標(biāo)本兼治，大多數(shù)藻會(huì)產(chǎn)生休眠體孢子，等時(shí)機(jī)成熟休眠孢子會(huì)復(fù)蘇，仍有爆發(fā)赤潮的可能，其規(guī)?；褂萌孕柽M(jìn)一步評(píng)估。在化學(xué)抑藻劑中，表面活性劑為常見類型，其具有特殊的雙親媒性基團(tuán)，容易吸附在具有膜層結(jié)構(gòu)的藻細(xì)胞表面，從而影響和破壞藻細(xì)胞的正常生理功能，如影響細(xì)胞對(duì)一些營(yíng)養(yǎng)鹽的吸附吸收作用。龔良玉等[58]用烷基糖苷季銨鹽抑制塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)其在較低的濃度范圍內(nèi)(< 0.5 mg/L)就可對(duì)藻種產(chǎn)生抑制作用。其他化學(xué)試劑，如對(duì)羥基苯甲酸，可使塔瑪亞歷山大藻受到脅迫并產(chǎn)生細(xì)胞固縮，從而可能引起細(xì)胞凋亡，并且對(duì)藻種的硝酸還原酶(nitratereductase，NR)有明顯影響，而NR又是氮代謝關(guān)鍵性酶，它將浮游植物所吸收的氧化態(tài)氮化合物轉(zhuǎn)化為還原態(tài)的氮，進(jìn)一步合成氨基酸和蛋白質(zhì)[59，60]。但是化學(xué)抑藻劑易給環(huán)境帶來(lái)二次污染，使用劑量通常也不低[61]，從經(jīng)濟(jì)和使用效果角度講，都無(wú)法滿足實(shí)際需要。因此，利用生物化學(xué)抑藻劑來(lái)抑制有害藻類生長(zhǎng)的研究受到廣大學(xué)者的極大關(guān)注[24]。

有人研究抗生素對(duì)塔瑪亞歷山大藻的抑藻特性和機(jī)理[62，63]，但是抗生素的使用也同樣存在經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境二次污染的問題。因此，有些學(xué)者把研究的方向轉(zhuǎn)移到了一些常見植物對(duì)藻的抑制作用的研究。如研究發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈對(duì)塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)的抑制作用非常顯著，玉米葉的抑藻作用強(qiáng)于玉米莖稈，推測(cè)主要是由于玉米秸稈中含有的十八碳二烯酸、十八碳三烯酸和棕櫚酸等長(zhǎng)鏈脂肪酸類物質(zhì)是抑藻的主要化學(xué)成分，可能對(duì)藻細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收方面產(chǎn)生負(fù)作用[64，65]。劉玉榮等[66]用桉木粉及其丙酮粗提物對(duì)塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)的影響進(jìn)行探索，1 g/L托里桉木粉48 h對(duì)塔瑪亞歷山大藻抑制率為56.0％，托里桉木粉水-丙酮提取物(相當(dāng)1 g/L托里桉木粉)對(duì)藻的抑制率與前者相當(dāng)，認(rèn)為托里桉木粉中存在的化學(xué)物質(zhì)可能抑制藻類生長(zhǎng)。而且使用量上也相對(duì)少，短期見效，但缺乏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。張孝杰等[55]用相同抑藻劑(綠茶浸提液及綠茶粉)與不同載體組配后對(duì)塔瑪亞歷山大藻抑制效果進(jìn)行探索，發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉固定化綠茶浸提液及綠茶粉對(duì)赤潮藻塔瑪亞歷山大藻均有較高的抑制率，前者比后者的抑藻作用快5～24 h；單純的海藻酸鈉小球?qū)υ宸N也有較好的抑制效果；PVA高分子棉片固定綠茶浸提液對(duì)藻種的抑制率與海藻酸鈉固定化綠茶浸提液接近，但是用綠茶抑藻顯然不經(jīng)濟(jì)，不實(shí)用。孫穎穎等[67]研究了滸苔不同溶劑的提取物對(duì)塔瑪亞歷山大藻的抑制作用，發(fā)現(xiàn)利用甲醇浸泡滸苔可以獲得具有明顯抑藻活性的粗提物。Pillinger等[68]研究表明，杉木的各個(gè)器官的水浸液均含有多種酚類化合物，都可以抑制塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)。還有如大蒜粗提液、黃連和檳榔浸提液、鳳眼蓮根提取物、孔石莼水溶性抽提液以及鮮龍須菜的抽提液和干粉末對(duì)塔瑪亞歷山大藻也有抑制作用[69～72]。用植物直接去抑制赤潮藻華是否也會(huì)帶來(lái)二次污染，亦值得進(jìn)一步的探索。而且海水的稀釋作用會(huì)在短時(shí)間內(nèi)把有效的抑藻成份稀釋，抑制效果也會(huì)大打折扣。但是陸地植物種類繁多，如何去尋找使用簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、少量高效、短時(shí)高效且對(duì)其他魚貝蝦類等無(wú)害甚至有益的植物去抑制赤潮毒藻的蔓延，是一個(gè)實(shí)驗(yàn)量大但是又非常有意義的工作。

除了對(duì)植物抑藻作用的研究外，一種“以菌抑藻”的新型安全控制藻的方法受到廣大研究者的關(guān)注。傅麗君等[73]從福建漳江口紅樹林區(qū)沉積物中分離出一株可以抑制塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)的菌株，屬于微泡菌屬(Microbulbifersp.)，它的抑藻機(jī)理可能是通過抑制藻細(xì)胞光合作用，降低抗氧化酶活性同時(shí)加大膜脂過氧化起到對(duì)塔瑪亞歷山大藻的溶解作用，并呈現(xiàn)出類程序性死亡特征。尹艷等[74]從大連黑石礁海域分離的溶藻細(xì)菌JM-1與塔瑪亞歷山大藻共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)JM-1能強(qiáng)烈抑制塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)，且具有一定的溶藻特異性。曹賓霞等[75]從遼寧大連周邊海域分離的37株海洋細(xì)菌中，發(fā)現(xiàn)5株溶藻菌株具有良好的溶藻能力。鄭天凌等[76，77]在廈門西海域獲得了3株能有效抑制甚至殺死塔瑪亞歷山大藻的菌株，其中的S5、S10兩株對(duì)塔瑪亞歷山大藻的作用是比較顯著和有規(guī)律性的。此外，在中國(guó)東海分離出了一株假交替單胞菌屬(Pseudoalteromonassp.)的細(xì)菌，可以分泌一種物質(zhì)，對(duì)塔瑪亞歷山大藻具有非常好的溶藻作用[78]。李玉瑛等[79]發(fā)現(xiàn)用銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)產(chǎn)生的鼠李糖脂對(duì)塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)形成良好抑制作用，15 mg/L的鼠李糖脂能使藻細(xì)胞遭到不可逆的破壞。

生物化學(xué)方法治理赤潮因具有高效、選擇性高以及對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)而受到人們的重視。一方面，赤潮的爆發(fā)是多種因素綜合作用的結(jié)果，所以僅靠一種治理方案往往難以取得理想效果。各種方法間需要相互補(bǔ)充，綜合使用[80]，如把一些植物的殺藻特性和粘土的吸附特性相結(jié)合去治理一些沿海漁場(chǎng)的赤潮問題。另一方面，實(shí)驗(yàn)室的研究與復(fù)雜的海洋生態(tài)系統(tǒng)實(shí)地修復(fù)具有較大的差距，目前只有滸苔、江蘺、龍須菜和孔石莼等少數(shù)大型海藻原位抑制赤潮的案例[81]。需要投入更多的人力、物力以及財(cái)力資源對(duì)一些實(shí)驗(yàn)室抑藻效果非常好的方法開展赤潮區(qū)實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)。

5 問題與展望

作為赤潮毒藻的關(guān)鍵藻種之一，塔瑪亞歷山大藻的研究越來(lái)越受到關(guān)注。本文對(duì)近年來(lái)有關(guān)塔瑪亞歷山大藻的生理生長(zhǎng)特性、遺傳多樣性、藻際關(guān)系、化感作用及治理方面所做的工作進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。但是，一些關(guān)鍵的問題還懸而未決。首先，塔瑪亞歷山大藻對(duì)其他藻種的化感作用，只是通過一般的試驗(yàn)方法證明了化感作用的存在，并提出了一些假說，如何從分子生物學(xué)的角度去解釋說明這些假說的真實(shí)性，還有待進(jìn)一步的研究。其次，赤潮的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的過程，除了在已知的營(yíng)養(yǎng)鹽和環(huán)境因子對(duì)赤潮的爆發(fā)起著關(guān)鍵的作用外，其他的一些因素可不容忽視，如海洋流、幅聚作用和海洋特有的生態(tài)環(huán)境等，而這些因素在實(shí)驗(yàn)室是無(wú)法人工模擬的。因此，為了更全面的了解赤潮爆發(fā)的原因，除了在實(shí)驗(yàn)室對(duì)藻的生長(zhǎng)進(jìn)行初步探索外，更需要對(duì)赤潮關(guān)鍵藻塔瑪亞歷山大藻進(jìn)行野外的原位培養(yǎng)，特別是在赤潮爆發(fā)的季節(jié)進(jìn)行原位培養(yǎng)，通過記錄更全面的影響因子的變化和赤潮藻的種類和數(shù)目，經(jīng)數(shù)據(jù)處理來(lái)尋找它們之間的相關(guān)性，可以更深入全面地了解影響赤潮爆發(fā)的相關(guān)因素，為今后赤潮的預(yù)測(cè)提供更為科學(xué)可靠的依據(jù)。除了從宏觀因子來(lái)解釋赤潮爆發(fā)的機(jī)理外，另一個(gè)重要的問題是，如何從細(xì)胞內(nèi)部的微觀變化來(lái)闡明赤潮爆發(fā)的分子機(jī)理，即如何利用宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)和宏蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，來(lái)研究赤潮藻種對(duì)環(huán)境變化做出的反應(yīng)。有人利用宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)來(lái)揭示米氏凱倫藻(Kareniamikimotoi)對(duì)簡(jiǎn)單環(huán)境變化響應(yīng)的分子機(jī)制。發(fā)現(xiàn)在氮元素限制下，氨和硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)基因和谷氨酰胺合成酶基因高表達(dá)，在磷元素限制下則沒有發(fā)現(xiàn)明顯差異表達(dá)的基因[82]。因此，也有必要對(duì)塔瑪亞歷山大藻在不同的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平進(jìn)行定性和定量分析。從宏觀和微觀兩方面入手探索赤潮的形成過程，將有助于對(duì)赤潮的預(yù)防和治理做到有的放矢，將其引起的損失降到最低。

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