课题基金 / 基金详情

多小核草履虫摄食群体微囊藻并降解藻毒素的效率、机制及生态效应

批准号:
32071567
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
杨州
依托单位:
学科分类:
生态系统生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨州

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
水体富营养化和气候变暖引发的蓝藻水华是我国面临的重大水环境问题。通过疏通能量流动通道,把蓝藻固定的大量难以利用的有害初级生产力安全高效地传递到更高营养级,是解决蓝藻水华问题的生态友好型方式。多小核草履虫是一种大型原生动物,能高效摄食大群体有毒微囊藻,快速降解藻毒素,同时其自身具有较高营养价值,且不含毒性物质成分,是多种高营养级生物的直接食物来源。因此,多小核草履虫可以发挥在蓝藻与更高营养级生物之间能量流动的桥梁作用,疏通能量流动通道。鉴于这种思考,本项目拟开展草履虫摄食群体微囊藻效率、降解藻毒素过程与机制、对浮游植物群落结构改善效应、对更高营养级生物个体生长与种群动态影响的研究,将突破性解决草履虫控制有毒微囊藻水华背后的系列核心科学问题,重建基于调控草履虫种群的新型生物操纵途径控制微囊藻种群,对于将有毒微囊藻化害为利、疏通能量流动通道进而改善水生态系统结构与功能具有重要的指导意义。
英文摘要
Cyanobacteria blooms caused by water eutrophication and climate warming are a major water environment problem in China. It is an eco-friendly way to solve the problem of cyanobacteria blooms by dredging the energy flow channel and transferring a large amount of harmful primary productivity fixed by cyanobacteria to a higher trophic level safely and effectively. Paramecium is a type of large protozoa, which can efficiently ingest large colonies of toxic Microcystis and rapidly degrade the toxins. Meanwhile, it has high nutritional value, does not contain toxic substances, and is also a direct food source for many species of high trophic organisms. Therefore, Paramecium can play a key role in bridging the energy flow between cyanobacteria and higher trophic level, and dredge the energy flow channel. In view of this idea, we plan to carry out the research on the efficiency of Paramecium ingesting Microcystis, the process and mechanism of degrading microcystins, the effect on the improvement of phytoplankton community structure, and the influence on the individual growth and population dynamics of higher trophic organisms, which will break through a series of core scientific problems behind controlling toxic cyanobacteria blooms by Paramecium. This study has great guiding significance in establishing a new type of biomanipulation to control cyanobacteria population by using Paramecium, regulating Paramecium population to rebuild food chain, turning toxic cyanobacteria to beneficial biomass, and dredging energy flow channels and improving the structure and function of aquatic ecosystem.
多小核草履虫是一种大型原生动物,能高效率摄食微囊藻。因此,本项目研究了其摄食群体微囊藻并降解藻毒素的效率、机制及生态效应。主要研究结果如下:.(1) 草履虫在多样化生态环境中对产毒微囊藻的摄食效率.草履虫对产毒微囊藻的摄食效率受到多种因素的影响,但在较为宽泛的条件下草履虫均能清除微囊藻。升温加快草履虫清除微囊藻;水体酸化削弱草履虫清除微囊藻;暖化介导了营养盐对草履虫控制微囊藻能力的影响;污染物对草履虫清除微囊藻存在显著的干扰效应。.(2) 草履虫摄食群体微囊藻和降解藻毒素的过程与机理.草履虫由“滤食摄食者”转变为“表层刮食者”,可更有效地摄食群体微囊藻,在其食物泡内可观察到群体微囊藻。转录组学表明,长期摄食产毒微囊藻的草履虫显著下调了与碳水化合物代谢、氨基酸代谢和脂质代谢相关基因的表达,而与核糖体相关的基因表达显著上调,表明草履虫可通过增加与微囊藻毒素降解相关的蛋白质合成以及修复藻毒素造成的蛋白质损伤来提高解毒能力。.(3) 室内模拟实验确定草履虫摄食群体微囊藻的生态效应.草履虫选择性摄食微囊藻,对真核藻类摄食能力极弱,从而显著减少藻类群落中微囊藻比例,提高真核藻类比例,促进了枝角类等后生浮游动物的生存。草履虫高效降解藻毒素,消除了产毒微囊藻对仔鱼的胁迫效应,由此培养的草履虫可作为仔鱼的生物饵料。.(4) 草履虫原位摄食群体微囊藻的生态效应研究.草履虫对粒径较大的群体微囊藻清除能力下降,但依然可以清除一定比例的群体微囊藻,改善藻类群落结构,提高藻类群落的生物多样性,并改善了水质,具有在小水体和养殖池塘控制有害藻类的应用可行性。.综上所述,草履虫可以高效清除微囊藻并降解藻毒素,明显改善藻类群落结构,微囊藻培养的草履虫可作为仔鱼的生物饵料。草履虫耐受和降解微囊藻毒素的能力主要与核糖体相关的基因表达增加有关,促进了与微囊藻毒素降解相关的蛋白质合成。这些研究结果对于以原生动物控制有害藻类进而构建健康养殖水域具有应用潜力。
栅藻对不同类型氮源产生形态可塑性响应的机制研究
  • 批准号:
    32271626
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    杨州
  • 依托单位:
枝角类多样化反捕食防御策略的调节机制及其对气候变化与水体富营养化双重作用的响应
  • 批准号:
    31730105
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    261.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    杨州
  • 依托单位:
栅藻诱导型防御的权衡策略与代价分析
  • 批准号:
    31470508
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    杨州
  • 依托单位:
藻类的诱发性反牧食防御对二氧化碳水平和温度上升的响应及其生态意义
  • 批准号:
    31270504
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    81.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    杨州
  • 依托单位:
国内基金
海外基金