研究结果则显示光合作用在产毒株与无毒株的演替中起到了重要的作用.作者选取了3株有毒株和3株无毒株,发现在不同营养水平和高光条件下,产毒株与无毒株的光合系统响应存在明显的差异,产毒株和无毒株在水华不同时期光合效率的不同导致其优势差异. Lei等[53]研究了不同温度、光照及不同氮磷浓度条件产毒株与无毒株的竞争,发现虽然单培养条件下无毒株生长速率高于产毒株,但在同样条件的产毒株与无毒株共培养条件下产毒株占据明显的优势.
Briand等[54]的研究结果表明在营养限制的条件如氮限制、低温低光照条件下产毒株占据明显的优势,但是在营养充足的条件下在与有毒株的混合培养中则是无毒株占据优势,表明环境条件差异可能导致产毒与无毒株的优势差异.使用产毒株及其mcyB突变株的进一步实验结果[55]表明产毒株在营养充足条件下失去优势地位可能与其在营养充足条件下产生毒素所耗费的能量有关.在营养充足的条件下,产生毒素动用相关细胞内代谢过程及耗费的能量可能大于毒素在产毒株中具有的相关生物学功能优势,从而导致无毒株在混合培养中占据优势.在另外一个采用不同产毒株与无毒株混培来比较不同光强条件下产毒株与无毒株竞争优势的研究[56]中,产毒株在不同光强条件下均占据一定的优势,这可能与实验所选取的株系差异有关.
我们实验室研究了近3年太湖北部湖区优势藻类演替及其理化参数的动力学,并比对历史数据,提出近10年来太湖优势微囊藻种类的演替格局基本一致,水华暴发期产毒藻类的比例在45 % ~55 %之间波动,单位细胞毒素浓度保持相对稳定[57].
5 展望5.1 全球环境变化下微囊藻有毒与无毒株的竞争演替格局
分析近10年来发表的太湖蓝藻水华优势种群演替和蓝藻毒素浓度的监测数据,得出如下结论:近10年来,太湖北部区域营养盐浓度尤其是总氮浓度有所下降.但太湖北部区域优势水华的产毒能力仍维持较高水平,蓝藻毒素浓度未明显下降,局部区域存在较高的风险.随着全球气候的变化,微囊藻有毒与无毒株的竞争演替格局是否会发生变化将成为关注的焦点,这一格局的变化又会对人类和生态环境起到怎样的影响也将是备受关注的环境问题.
5.2 微囊藻毒素与细胞内蛋白质结合
微囊藻毒素与Calvin Cycle重要蛋白质RuBisCO的结合直接证明了微囊藻毒素在细胞内所发挥的作用[32].我们实验前期研究发现不同生