銅綠微囊藻對褶皺臂尾輪蟲種群生長的影響

謝欽銘， 駱和東， 魏 施， 江興龍， 林偉彬

(1.集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，福建廈門 361021；2.鰻鱺現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)教育部工程研究中心，福建廈門 361021；3.廈門市疾病預(yù)防控制中心公共衛(wèi)生監(jiān)測科,福建廈門 361021)

銅綠微囊藻對褶皺臂尾輪蟲種群生長的影響

謝欽銘1，2， 駱和東3， 魏 施1， 江興龍1，2， 林偉彬1

(1.集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，福建廈門 361021；2.鰻鱺現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)教育部工程研究中心，福建廈門 361021；3.廈門市疾病預(yù)防控制中心公共衛(wèi)生監(jiān)測科,福建廈門 361021)

[目的]探討銅綠微囊藻對輪蟲種群生長的影響。[方法]先觀察單一食物條件下輪蟲的成活狀況，再用混合食物喂養(yǎng)輪蟲，研究混合食料中不同濃度銅綠微囊藻對輪蟲種群密度的影響。[結(jié)果]單一食物條件下，褶皺臂尾輪蟲以小球藻、酵母菌為食時種群持續(xù)增長，銅綠微囊藻 Ⅰ 組輪蟲的種群密度能保持6 d以上，銅綠微囊藻 Ⅱ 組褶皺輪蟲僅能存活4 d，而對照組輪蟲能存活7 d。在混合食料的培養(yǎng)試驗(yàn)中，當(dāng)輪蟲處于低濃度銅綠微囊藻(1.0×104cells/mL)的環(huán)境時，種群密度的增長前3 d不受明顯影響，第4天后輪蟲種群增長受到一定抑制，而處于高濃度銅綠微囊藻(1.0×106cells/mL)的環(huán)境時輪蟲第6天死亡。[結(jié)論]該研究結(jié)果可為今后研究微球藻對生態(tài)的影響提供參考依據(jù)。

銅綠微囊藻; 褶皺臂尾輪蟲; 種群; 生長

近年來，由于人類生產(chǎn)生活過程中大量工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理而隨意排放，造成淡水水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致每年夏秋季之間在一些淡水湖泊、河流中常見到“水華”現(xiàn)象，致使水體感官性狀惡化，嚴(yán)重影響供水水質(zhì)和破壞生態(tài)平衡。水體富營養(yǎng)化進(jìn)程加快的結(jié)果是湖泊的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞, 生物多樣性迅速下降，浮游動物和魚類有小型化的趨勢。在退化的淡水生態(tài)系統(tǒng)中，許多水生植物和魚類的種群也嚴(yán)重退化,甚至滅絕，在這一系列生態(tài)惡化過程中淡水藻類所產(chǎn)生的微囊藻毒素可能起到一定作用，因此微囊藻對生態(tài)系統(tǒng)的影響受到生態(tài)環(huán)境研究者的廣泛重視。淡水藻毒素是某些生活在淡水中的藻類產(chǎn)生的次生代謝物，這些次生代謝物可污染淡水水體或飲用水源，進(jìn)而通過食物鏈毒化其他淡水水生動植物或飲用水，并通過食物鏈進(jìn)入人體，對人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害[1-2]。在所有的淡水產(chǎn)毒藻類中，已知毒性最高、污染分布范圍最廣的是藍(lán)藻[3]，其中可產(chǎn)生毒素的藍(lán)藻主要包括銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)、水華魚腥藻(Anabaenaflosaquae)等。水華藍(lán)藻對浮游動物的危害不僅會導(dǎo)致浮游動物群落結(jié)構(gòu)的變動[4-5]，而且對魚蝦等的次級生產(chǎn)力也會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[6-7]，更為嚴(yán)重的是，某些藻類還可以產(chǎn)生毒素，對人類健康造成危害，長期飲用被微囊藻毒素污染的水可能對人體肝臟有損傷作用，影響血清中某些酶指標(biāo)[8-9]。

1 材料與方法

1.1 輪蟲的來源和培養(yǎng) 使用采水器在廈門集美敬賢公園湖水2 m深處采水后沉淀分離，并用浮游動物網(wǎng)過濾，在解剖鏡下分離出輪蟲，并鑒定為褶皺臂尾輪蟲(Brachionusplicatilis)。將其在室內(nèi)小燒杯中用單胞藻液、酵母等餌料進(jìn)行培育，培養(yǎng)3～5 d，當(dāng)輪蟲密度為30～50 ind./mL時，全部采收。采收、清理燒杯后，重新培養(yǎng)第2代用于試驗(yàn)[14]。

1.2 銅綠微囊藻的來源和培養(yǎng) 銅綠微囊藻PCC7820，購自武漢水生生物研究所。將其接種于BG11 培養(yǎng)液中, 在溫度(20±4)℃、自然光線條件下連續(xù)培養(yǎng)，調(diào)節(jié)pH至7.1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單一食物條件下的培養(yǎng)試驗(yàn)。分別以小球藻(Chlorellavulgaris)、酵母菌(Saccharomyces)和銅綠微囊藻作為食物喂養(yǎng)輪蟲，另外以不添加食物(即饑餓)作為對照組。試驗(yàn)設(shè)置5個處理組，小球藻組用小球藻喂養(yǎng)輪蟲，小球藻濃度為5.0×105cells/mL；酵母菌組用酵母菌喂養(yǎng)輪蟲，酵母菌濃度為5.0×105cells/mL；銅綠微囊藻 Ⅰ 組和銅綠微囊藻 Ⅱ 組均用銅綠微囊藻喂養(yǎng)輪蟲，銅綠微囊藻濃度分別為1.0×104和1.0×106cells/mL。單一食物條件下的培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。每組3 個重復(fù)，每個重復(fù)10只輪蟲幼體，分別放入含不同濃度食物的10 mL 培養(yǎng)液中進(jìn)行群體累積培養(yǎng)。每天統(tǒng)計(jì)輪蟲的數(shù)量，同時更換新鮮的培養(yǎng)液(使用250～300目濾網(wǎng)將原來的培養(yǎng)液濾除5 mL, 然后加入相應(yīng)5 mL新的培養(yǎng)液)，試驗(yàn)持續(xù)7 d。

1.3.2 混合食物條件下的培養(yǎng)試驗(yàn)?；旌鲜澄飾l件下的培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)置3個處理組(M0、M1、M2),各組小球藻的濃度均為5.0×105cells/mL，各組銅綠微囊藻濃度分別為0、1.0×104和1.0×106cells/mL，每組3個重復(fù)，每個重復(fù)10只褶皺臂尾輪蟲。混合食物條件下輪蟲的培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。培養(yǎng)液體積為10 mL，其他條件(如溫度、光照等)與預(yù)培養(yǎng)相同。每天統(tǒng)計(jì)輪蟲數(shù)量，同時更換新鮮的含有相應(yīng)濃度食物的培養(yǎng)液，試驗(yàn)共持續(xù)7 d。

表2 混合食物條件下輪蟲的培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

Table 2 The experimental design for the culture test of rotifers under the conditions of mixed food

組別Group輪蟲數(shù)Numberofrotifers∥只小球藻濃度ConcentrationofC．vulgariscells/mL銅綠微囊藻ConcentrationofM．a(chǎn)eruginosacells/mLM0305．0×105—M1305．0×1051．0×104M2305．0×1051．0×106

1.4 定量技術(shù)分析法 銅綠微囊藻培養(yǎng)液和小球藻的培養(yǎng)液濃度采用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)方法[15]計(jì)數(shù)，顯微鏡下統(tǒng)計(jì)每個樣品單位體積(銅綠微囊藻和小球藻各計(jì)數(shù)0.02 mm3)中總個體數(shù)以及總細(xì)胞數(shù)，從而計(jì)算出上述藻類的密度和平均每個個體的細(xì)胞數(shù)量；利用1 mL的浮游生物計(jì)數(shù)框在解剖鏡下觀察輪蟲并計(jì)數(shù)。

(2) P2Y12受體抑制劑：除非有極高出血風(fēng)險(xiǎn)等禁忌證，在阿司匹林基礎(chǔ)上應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用1種P2Y12受體抑制劑并維持至少12個月(Ⅰ,A)。選擇包括替格瑞洛(180mg負(fù)荷劑量，90mg、2次/d維持)或氯吡格雷(負(fù)荷劑量300mg～600mg，75 mg/d維持)(Ⅰ,B)。

1.5 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2003(SP1)軟件進(jìn)行處理，使用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，多組間比較采用方差齊性檢驗(yàn)和單因素方差分析(One-way ANOVA)，對處理組和對照組的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。進(jìn)行組間兩兩比較時，若方差齊時，采用SNK檢驗(yàn)；若方差不齊時，采用Games-Howell檢驗(yàn)。P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一食物對輪蟲種群密度的影響 由表3可知，褶皺臂尾輪蟲在以小球藻為食時種群持續(xù)增長。試驗(yàn)結(jié)束時，輪蟲種群密度達(dá)(9.93±0.45)ind./mL；以酵母菌為食時，輪蟲種群數(shù)量亦持續(xù)增長，試驗(yàn)結(jié)束時輪蟲種群密度達(dá)(10.34±0.61)ind./mL；其他組輪蟲均無法維持種群持續(xù)增長，對照組輪蟲僅存活7 d；低濃度(1.0×104cells/mL)的銅綠微囊藻Ⅰ 組的輪蟲種群密度在第5天后開始增長，第9天輪蟲種群密度達(dá)到高峰，然后輪蟲種群增長停止，第10天種群密度開始明顯減少；高濃度(1.0×106cells/mL)銅綠微囊藻 Ⅱ 組的褶皺輪蟲僅存活4 d。

2.2 混合食物中不同濃度銅綠微囊藻對輪蟲種群密度的影響 由表4可知，銅綠微囊藻對褶皺臂尾輪蟲的種群密度有顯著影響。當(dāng)輪蟲處于低濃度(1.0×104cells/mL)的銅綠微囊藻環(huán)境時，第1～3天種群密度的增長未受明顯影響，在高濃度(1.0×106cells/mL)的銅綠微囊藻環(huán)境時輪蟲種群密度的增長第1～2天未受到明顯影響，但第3天后輪蟲種群密度的增長受到明顯抑制。高濃度(1.0×106cells/mL)銅綠微囊藻 Ⅱ 組第7天輪蟲種群全部消亡。

3 討論與結(jié)論

3.1 單一食物對輪蟲種群密度的影響 當(dāng)褶皺臂尾輪蟲以小球藻和酵母菌為食物時，輪蟲種群持續(xù)增長，輪蟲在初期種群密度略有上升，僅約為1.30 ind./mL，這可能與溫度、輪蟲生活習(xí)性的適應(yīng)性有關(guān)；隨后，輪蟲種群密度總體上呈持續(xù)上升增長，在培養(yǎng)結(jié)束時小球藻組輪蟲種群密度達(dá)9.93 ind./mL，而酵母菌組輪蟲密度達(dá)10.34 ind./mL，略高于小球藻組，但差異不顯著。除了小球藻組與酵母菌組外，其他組褶皺臂尾輪蟲均無法維持種群增長，對照組輪蟲由于沒有食物來源僅存活7 d。

表3 單一食物對輪蟲種群密度的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note：Different small letters in the same column indicate significant difference(P<0.05).

表4 混合食物中不同濃度銅綠微囊藻對輪蟲種群密度的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note：Different small letters in the same column indicate significant difference(P<0.05).

低濃度的銅綠微囊藻(1.0×104cells/mL)Ⅰ 組的輪蟲種群密度在初期呈現(xiàn)增長狀態(tài)，在低濃度的銅綠微囊藻培養(yǎng)液環(huán)境下輪蟲對其有一定的耐受性。由于輪蟲對食物顆粒的選擇性一般僅依賴于顆粒物大小，并無選擇性，這種不加選擇導(dǎo)致攝食的微囊藻對其生理活動產(chǎn)生負(fù)面影響[3], 小球藻所提供的營養(yǎng)遠(yuǎn)高于銅綠微囊藻[14]。藍(lán)藻較低的營養(yǎng)價值使得輪蟲攝取的銅綠微囊藻不足以彌補(bǔ)減少的那部分小球藻，抑制了輪蟲種群增長[7]。該試驗(yàn)中第6天以后低濃度的微囊藻組輪蟲種群密度的增長趨勢減緩，第7～9天僅輪蟲種群密度保持平衡狀態(tài)，且第10天后種群密度開始減少。

該試驗(yàn)結(jié)果表明高濃度的銅綠微囊藻(1.0×106cells/mL) Ⅱ 組，試驗(yàn)輪蟲個體在第4天大量死亡，第6天輪蟲種群即消失。當(dāng)輪蟲在某種微囊藻存在時，輪蟲個體死亡明顯快于饑餓狀態(tài)下，表明該種藍(lán)藻對這種浮游動物有毒害作用[16]。該研究中的單一食物試驗(yàn)中盡管處理組輪蟲對銅綠微囊藻有一定的耐受性，但高濃度銅綠微囊藻(1.0×106cells/mL)的存在仍然強(qiáng)烈抑制了輪蟲種群增長，降低了輪蟲的存活率，可能是由于微囊藻濃度的升高，藻毒素含量增加，從而加大了對輪蟲種群的抑制作用。

3.2 混合食物中不同濃度銅綠微囊藻對輪蟲種群密度的影響 該試驗(yàn)中對照組食料中僅有小球藻，由于每天更換新鮮的含有相應(yīng)濃度食物的培養(yǎng)液，輪蟲有充足的食物來源，其種群密度呈現(xiàn)持續(xù)上升狀態(tài)，第8天試驗(yàn)結(jié)束時種群密度達(dá)7.11 ind./mL。M1組銅綠微囊藻濃度為1.0×104cells/mL，輪蟲的種群密度在初期處于平滑狀態(tài)，此后持續(xù)上升，第1～3天輪蟲種群密度增長與對照組無顯著差異，總體而言，輪蟲種群密度略低于對照組，說明低濃度的銅綠微囊藻對輪蟲種群密度無顯著影響。第4天后，M1組輪蟲種群密度的增長略低于對照組。但是，由于輪蟲攝食不加選擇，銅綠微囊藻的存在抑制了其對小球藻的攝食。在單一食物試驗(yàn)中，低濃度(1.0×104cells/mL)的銅綠微囊藻 Ⅰ 組的輪蟲種群密度在后期處于平衡狀態(tài)，這是由于藍(lán)藻較低的營養(yǎng)價值使得輪蟲攝取的銅綠微囊藻不足以彌補(bǔ)減少的那部分小球藻[7]，因此該試驗(yàn)中低濃度(1.0×104cells/mL)的銅綠微囊藻 Ⅰ 組輪蟲的種群密度要稍微低于小球藻對照組。M2組輪蟲種群密度第7～8天為0。盡管輪蟲對銅綠微囊藻有一定的耐受性，但在高濃度(1.0×106cells/mL)銅綠微囊藻存在時，仍然強(qiáng)烈抑制了輪蟲種群增長以及輪蟲的存活率和繁殖率等。由于微囊藻濃度的升高，藻毒素含量增加，從而加大了對輪蟲種群的抑制作用。微囊藻濃度的升高，輪蟲攝取的食物中小球藻所占的比例相對減少，從而嚴(yán)重影響了輪蟲對小球藻攝食，抑制了輪蟲種群密度的增長。

綜上所述，在低濃度(1.0×104cells/mL)的銅綠微囊藻環(huán)境中褶皺臂尾輪蟲的種群密度未受到嚴(yán)重抑制，并能從銅綠微囊藻中攝取一定營養(yǎng)以供其生長繁殖。高濃度(1.0×106cells/mL)銅綠微囊藻能強(qiáng)烈影響輪蟲的存活和繁殖，從而抑制輪蟲種群密度的增長。

3.3 銅綠微囊藻對浮游輪蟲種群生態(tài)的影響 耿紅[17]通過不同濃度銅綠微囊藻條件下萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)群體的培養(yǎng)試驗(yàn)表明，當(dāng)銅綠微囊藻濃度為1.0×104和1.0×105cells/mL時，銅綠微囊藻對萼花臂尾輪蟲的存活率、繁殖率、內(nèi)稟增長率和凈生殖率等均無抑制作用。盡管萼花臂尾輪蟲對銅綠微囊藻有一定的耐受性，高濃度(1.0×105cells/mL)銅綠微囊藻的存在仍然強(qiáng)烈抑制了輪蟲種群增長以及輪蟲的存活率和繁殖率等。Fulton等[18]研究表明，萼花臂尾輪蟲在僅喂食銅綠微囊藻時的存活時間長于饑餓組，且輪蟲仍有一定的繁殖，萼花臂尾輪蟲能抵抗微囊藻毒素，并從銅綠微囊藻中獲取一定的營養(yǎng)，利用其作為輔助食物來源。Rothhaupt[19]研究表明，單獨(dú)投喂1.0×105cells/mL銅綠微囊藻時紅臂尾輪蟲(Brachionusrubens)的存活時間短于饑餓對照組，銅綠微囊藻對紅臂尾輪蟲的種群有明顯的毒害作用。該試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)，與萼花臂尾輪蟲相比，銅綠微囊藻對紅臂尾輪蟲和褶皺臂尾輪蟲種群的抑制作用非常明顯，因此輪蟲種群的增長對有毒銅綠微囊藻的敏感性隨輪蟲種類的不同而有差異。參考文獻(xiàn)

[1] 李效宇,李磊.微囊藻毒素與人類健康關(guān)系研究進(jìn)展[J].中國公共衛(wèi)生，2008,24(8):1076-1077.

[2] 謝欽銘，張燕偉，孔江紅.銅綠微囊藻通過食物鏈對紅鯉肝和鰓組織的影響[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，16(6)：407-412.

[3] 雷質(zhì)文，李偉才，賈俊濤，等.淡水藻毒素的研究現(xiàn)狀[J].中國動物檢疫，2004，21(11):46-49.

[4] NANAZATO T，YASUNO M.Population dynamics and production of cladoceran zooplankton in the highly eutrophic Lake Kasumigaura[J].Hydrobiologia，1985，124(1)：13-22.

[5] TRABEAU M，BRUHN-KEUP R，MCDERMOTT C，et al.Midsummer decline of aDaphniapopulation attributed in part to cyanobacterial capsule production[J].J Plankt Res，2004，26(8)：949-961.

[6] GULATI R D.Structural and grazing responses of zooplankton community to biomanipulation of some Dutch water bodies[J].Hydrobiologia，1990，200(1)：99-118.

[7] CHRISTOFFERSEN K.Ecological implications of cyanobacterial toxins in aquatic food webs[J].Phycologia，1996，35(6S)：42-50.

[8] 丁震，陳曉東，林萍.飲用水藻毒素對健康的影響與污染控制研究進(jìn)展[J].中國公共衛(wèi)生，2001，17(12)：1149-1151.

[9] 李效宇,李磊.微囊藻毒素與人類健康關(guān)系研究進(jìn)展[J].中國公共衛(wèi)生，2008,24(8):1016-1017.

[10] 朱津永，陸開宏，潘潔慧.微囊藻水華對淡水浮游動物輪蟲和枝角類影響的研究進(jìn)展[J].中國水產(chǎn)科學(xué),2008，15(2)：367-375.

[11] 劉河川, 張偉, 余國忠，等.銅綠微囊藻對浮游動物生長繁殖的影響[J].信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,17(4):437-439.

[12] 張鈺,谷孝鴻, 何俊.太湖長刺溞對浮游植物攝食的生態(tài)學(xué)研究[J].湖泊科學(xué),2008,20(1):100-104.

[13] 胡菊香, 吳生桂, 陳金生，等.巢湖富營養(yǎng)化對輪蟲的影響研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007,30(12):16-18.

[14] 楊州,孔繁翔,史小麗，等.萼花臂尾輪蟲培養(yǎng)濾液對銅綠微囊藻、斜生柵藻和小球藻群體形成及生長的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2005,16(6):1138-1141.

[15] 黃薇,王盛良,熊劍娟，等.飲用水中霉菌、酵母菌計(jì)數(shù)濾膜測定法[J].環(huán)境與健康雜志,1999,16(3)：169.

[16] BURKERT U，HYENSTRAND P，DRAKARE S,et al.Effects of the mixotrophic flagellateOchromonassp.on colony formation inMicrocystisaeruginosa[J].Aqua Ecol,2001，35(1):11-17.

[17] 耿紅.水體富營養(yǎng)化和藍(lán)藻對輪蟲影響的生態(tài)毒理學(xué)研究[D].武漢：中國科學(xué)院水生生物研究所，2006：65-83.

[18] FULTON R S，PAERL H W.Toxic and inhibitory effects of the blue-green algaMicrocystisaeruginosaon herbivorous zooplankton[J].J Plankt Res，1987，9(5)：837-855.

[19] ROTHHAUPT K O.The influence of toxic and filamentous blue-green algae on feeding and population growth of the rotiferBrachionusrubens[J].Hydrobiology，1991，76(1)：67-72.

Effects ofMicrocysisaeruginosaon the Population Growth ofBrachionusplicatilis

XIE Qin-ming1，2, LUO He-dong3, WE Shi1et al

(1.Fishery College of Jimei University, Xiamen, Fujian 361021;2.Engineering Research Center of the Modern Industry Technology for Eel,Ministry of Education, Xiamen, Fujian 361021;3.Department of Public Health Monitoring, Xiamen Center for Disease Control and Prevention, Xiamen, Fujian 361021)

[Objective] To discuss the effects ofMicrocystisaeruginosaon the population growth ofBrachionusplicatilis. [Method] The survival situations ofB.plicatilisunder the conditions of single food were observed.Then the effects of different concentrations ofM.aeruginosain mixed food on the population density ofB.plicatiliswere studied.[Result] Under the conditions of single food,B.plicatilispopulation could maintain sustainable increase withC.vulgarisorSaccharomyceteas single food.The population density ofB.plicatilisin group Ⅰ ofM.aeruginosacould be maintained for more than 6 days, butB.plicatilisin group Ⅱ ofM.aeruginosacould only survive for 4 days, and that in control group could survive for 7 days.In the culture under the conditions of mixed food, when the concentration ofM.aeruginosawas 1.0×104cells/mL, the density increase ofB.plicatilispopulation was not influenced in the first 3 days, but the density increase ofB.plicatilispopulation was inhibited.When the concentration ofM.aeruginosawas 1.0×106cells/mL,B.plicatilisdied on the sixth day.[Conclusion] The research results can provide reference basis for studying the effects ofM.aeruginosaon the ecology in future.

Microcystisaeruginosa;Brachionusplicatilis; Population; Growth

福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2013J01136)；福建省科技廳區(qū)域發(fā)展項(xiàng)目(2016N3002)；廈門市科技計(jì)劃指導(dǎo)項(xiàng)目(ZD2011S0471)；福建省教育廳項(xiàng)目(JA13176)。

謝欽銘(1965- )，男，江西高安人，副教授，博士，從事生態(tài)學(xué)研究。

2016-11-23

S 963.21+4

A

0517-6611(2016)35-0011-03