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Molecular characterization and toxin quantification of Microcystis panniformis: A microcystin producer in Lake Taihu,China

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Journal of Environmental Sciences 2019年第2期31卷 359-367页

作者： Yilu Gu Xiaofeng Gao Yongguang Jiang Xin Peng Renhui Li Key laboratory of Algal Biology Institute of HydrobiologyChinese Academy of Sciences Department of Urban Engineering The University of Tokyo School of Environmental Studies China University of Geosciences

Microcystis panniformis is a bloom forming species with flat panniform-like colonies. This species was recently found in Lake Taihu, China. To specifically characterize M. panniformis based on isolated strains, morphological examination on colonial transition and genetic examination are needed. Three M. panniformis strains isolated from a water bloom sample in Lake Taihu were characterized by molecular analysis and toxin quantification. Phylogenetic analysis based on both 16S rRNA gene and internal transcribed spacer(ITS) between 16S and 23S rRNA genes were performed and compared to facilitate easy identification of the species.Relatively high similarities(98%–99%) were shown in 16S rDNA sequences between the strains of M. panniformis and those of other Microcystis species, whereas the similarities for ITS sequences were 88%–95%. In the phylogenetic tree based on the 16S rDNA sequences, the M. panniformis and M. aeruginosa strains were intermixed together with no clear division,whereas all of the M. panniformis strains were clustered together in a single clade based on the ITS sequences based phylogenyetic tree. The mcye gene was detected in all three strains, and microcystin was determined by high-performance liquid chromatography. The molecular detection and toxin production of M. panniformis strains are of great significance for the environmental risk assessment of Microcystis blooms.

关键词： Microcystis panniformis Blooms ITS of 16S-23S rRNA mcye Microcystin Taihu

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东平湖湖水蓝细菌多样性分析及mcye基因的定量检测

东平湖湖水蓝细菌多样性分析及mcyE基因的定量检测

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作者：靳志刚山东农业大学

学位级别：硕士

本研究从东平湖布置3个采样点，分别在3个时间（3月、7月和10月）采集水体样品，应用限制性片段长度多态性（T-RFLP）和构建16S rDNA克隆文库的方法检测了东平湖水体中蓝细菌群落结构。蓝细菌菌群结构分析结果表明，东平湖水体中蓝细菌... 详细信息

本研究从东平湖布置3个采样点，分别在3个时间（3月、7月和10月）采集水体样品，应用限制性片段长度多态性（T-RFLP）和构建16S rDNA克隆文库的方法检测了东平湖水体中蓝细菌群落结构。蓝细菌菌群结构分析结果表明，东平湖水体中蓝细菌主要由9个属组成，分别是席藻属（Phormidium）、色球藻属（Chroococcus）、微囊藻属（Microcystis）、颤藻属（Oscillatoria）、螺旋藻属（Spirulina）、项圈藻属（Anabaena）、丝囊藻属（Aphanizomenon）、节球藻属（Nodularia）、念珠藻属（Nostoc）和一些未分类的细菌（Unclassified Bacteria）。席藻属和色球藻属是优势菌群。7月份东平湖水中蓝细菌多样性最高。基于16S rDNA克隆文库的PCA分析表明9个样品聚集为5个不同的类群，7月份3个样品中蓝细菌多样性差异较小，3月份的1号采样点和10月份的2号采样点和其他采样点相比差异较大。利用实时荧光定量PCR技术（QRT-PCR）分析了不同样品中微囊藻毒素（MC）合成酶基因（mcye）含量的差异。结果表明7月份各采样点中mcye基因含量普遍较高，3月份和10月份样品中mcye基因数量较少且差异不大。在1号取样点，7月份时mcye基因的数量最多，3月和10月的mcye基因数量相当。在2号和3号取样点，mcye基因差异相比1号点要小。预计东平湖1号采样点附近MC产能最大，湖水富营养化情况相对严重。实验结果表明，东平湖水体中常规淡水蓝细菌占主导地位，具有产毒素能力的微囊藻属和项圈藻属相对较少，整体水质较清瘦，无大规模水华发生的危险。7月份为东平湖重点监测时段，其潜在发生蓝细菌水华的概率较大，而且部分水体已出现富营养化状况，因此应当建立东平湖水体MC分子监测机制，以便最早发现东平湖水质变化情况，预防水华的发生。本研究第一次运用T-RFLP和16S rDNA克隆文库等分子生物学方法分析了东平湖水体中蓝细菌群落结构组成及分布情况，并首次以16S rDNA作为内参基因运用QRT-PCR检测了东平湖不同水体中mcye基因的相对含量差异，估测了不同时间的MC产能，为东平湖水体蓝细菌的深入研究和湖水水质分子监测机制的建立提供了行之有效的方法和理论依据。

关键词：蓝细菌菌群结构 mcye T-RFLP 16SrDNA 实时荧光定量PCR

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广东省水库微囊藻的多样性研究

广东省水库微囊藻的多样性研究

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作者：辛艳萍暨南大学

学位级别：硕士

微囊藻(Microcystis)是一类能在富营养化水体中形成水华的有害蓝藻。多数微囊藻都能产生环状七肽肝毒素——微囊藻毒素(Microcystin).微囊藻毒素强烈的肝毒性使其成为严重威胁水生态系统及供水安全的因素之一,因此微囊藻的多样性及产毒... 详细信息

微囊藻(Microcystis)是一类能在富营养化水体中形成水华的有害蓝藻。多数微囊藻都能产生环状七肽肝毒素——微囊藻毒素(Microcystin).微囊藻毒素强烈的肝毒性使其成为严重威胁水生态系统及供水安全的因素之一,因此微囊藻的多样性及产毒性能引起了人们广泛的关注。广东省地处热带地区的北缘,是蓝藻水华易发地区,部分供水水库近年来发生以微囊藻为优势的蓝藻水华.富营养化和有毒蓝藻水华已直接威胁我省供水安全,开展微囊藻的多样性研究可为保障供水安全提供基础数据。本研究依据形态学特征对分离自广东省14个水库的41株微囊藻进行了形态学分类,共发现4个形态学种：铜绿微囊藻、水华微囊藻、惠氏微囊藻和绿色微囊藻,其中铜绿微囊藻数量最多,为16株,其次是水华微囊藻,为7株,另有6株惠氏微囊藻和2株绿色微囊藻。针对微囊藻产毒基因mcye设计特异性引物对F2／R4及F2／R8,对41株藻株和12个水库样品进PCR检测,结果表明,41株藻株中仅有7株为非产毒株,阳性检出率为82.9%;12个水库样品的阳性检出率为88.9%。利用HPLC方法对33个微囊藻藻株和9个水库样品进行产毒能力和产毒种类的检测,结果表明,42份被检样品中的36个样品检测到了微囊藻毒素,阳性检出率为85.7%。其中,毒素类型为MC-RR的达到50%,产毒种类为MC-LR的为4.76%,两种毒素种类均有为30.95%,因此,广东省水库中微囊藻毒素的类型主要是MC-RR,且MC-RR的浓度普遍比MC-LR的浓度高。另外,通过产毒基因mcy-E检测出的产毒微囊藻与通过HPLC检测出的产毒微囊藻种类基本一致,对应率达到80%以上,说明广东省水库的微囊藻大多数为产毒种类,因此,一旦水库发生微囊藻水华,应警惕微囊藻毒素带来的风险。针对16S rDA设计特异性引物对F23768／F23769,对微囊藻藻株进行PCR扩增,将本研究中所获得31株微囊藻的16S rDNA序列构建NJ系统树,分析发现,各藻株间的基因相似性较高,形态种相同或不同的藻株在系统树上的位置较近,相同或不同地理来源的藻株没有出现明显的地理分化,说明广东省水库微囊藻的遗传多样性较低,没有明显的地域差别。另外将31株广东省微囊藻的16S rDNA序列与GeneBank上下载的24个相关序列进行了比较。结果显示,利用NJ法对16S rDNA所构建的分子系统树中,微囊藻6个形态种之间的关系很近,微囊藻种内基因序列的相似性都很高,最高达到100%。部分广东省水库微囊藻类聚为一个类群,与其他北半球温带地区的微囊藻在系统树上位置较远,说明遗传上存在较大的差异,亲缘关系较远;而另一些微囊藻与主要来自日本等温带地区的微囊藻类聚在一个类群中,表现出较高的遗传相似度。上述结果表明广东省内的微囊藻藻株之间的遗传多样性较低,但与其它温带地区来源的微囊藻相比,存在较明显的遗传差异,具有一定的地理特异性。

关键词：微囊藻广东省 mcye 16S rDNA 多样性

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