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D
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A.1&2 路氏巴夫藻 Pavlova lutheri；B.1&2 小定鞭金藻 Prymnesium parvum；C. Coccolithophore sp.； D.1 等鞭金藻 Isochrysis、2 叉鞭金藻 Dicrateria；E.1 Phaeocystis sp. Cells、2 Phaeocystis globosa
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图 3 定鞭金藻的代表性物种
Fig.3 The typical species of Haptophytes
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2.2 定鞭金藻有害藻华的毒理学机制及其他环境效应（Toxicological Mechanisms on Harmful Algae Blooms for Haptophytes and Other Environmental Effects） 2.2.1 有害藻华
有害藻华（Harmful Algae Blooms，HABs）事件通常发生于低海拔的上升流 区域（upwelling regions）[15]，是由近海藻类种群密度过高而致，且常伴随着毒 素的释放。这会造成当地生态破坏，经济受损，同时会对旅游业﹑养殖业及水域 管理造成不可估量的损失[16]。自 Chrysochromulina polylepis 藻华首次（1988 年） 在欧洲爆发以来，人们开始了对 HABs 的关注[17]。
有害藻华的发生，主要是绿藻门（Chlorophyta）﹑蓝藻门（Cyanophyta）﹑ 硅藻门（Bacillariophyta）、金藻门（Chyosophyta）、定鞭金藻门（Haptophyta）和 甲藻门（Pyrrophyta）的代表性物种单独或混合作用的结果。其中，铜绿微囊藻 （ Microcystis aeruginosa ）、 鱼 腥 藻 （ Anabaena sp. ）、 汉 氏 菱 形 藻 （ Nitzschia hantzschiana ）、 小 等 刺 硅 鞭 藻 （ Dictyocha fibula ）、 小 定 鞭 金 藻 （ Prymnesium parvum）和薄甲藻（Glenodinium pulvisculus）是六大门类的代表性物种[18]。对各 代表性藻类进行研究，是实现有害藻华防治的理论依据，也是海洋微型生物生态 学在海洋环境研究及全球气候变化监测等领域的重要内容之一。
2.2.2 有害藻华的爆发及毒理学机制 藻华发生时的有害性主要有两种情况：释放
毒性物质或因藻群繁殖而大量消 耗 水 体 的 溶 解 氧 [19] 。 据 报 道 显 示 ， 颗 石 藻 （ Emiliania huxleyi 和 Calcidiscus leptoporus）和棕囊藻（Phaeocystis sp.：P. pouchetii-北极洲，P. globosa-热带和亚 热带海域和 P. Antarctica-南极洲）是有害藻华爆发的主要定鞭金藻类群[15, 20]。通 常认为，有害藻华的发生与光照和温度[21-23]、盐度[22, 24]、N/P 浓度与比例[23, 25-29] 有关，甚至还会受水体中病毒数量、活性等的影响[30]。
目前，对棕囊藻有害藻华的爆发研究比较深入。该藻自身具有毒性，危害较 大。首先，该藻球形群体外围具有一层柔软的胶质被且藻体含多糖，当大量繁殖 形成赤潮时，含胶质和糖的藻体便紧紧贴在鱼鳃上。影响鱼的呼吸和摄食，致使 鱼类窒息，缺氧而死亡。其次，该藻巨大的生物量（尤其是黎明和傍晚时）可造 成水体缺氧导致灾害。再加上藻体和藻细胞死亡腐烂后会产生溶血毒素等有毒物 质，对水体环境的破坏将持续一定时间，严重时会导致鱼类大面积死亡，尤其对 网箱养殖和对虾育苗危害更大。2012 年，南极海域出现大面积海藻爆发，美国 宇航局“大地”卫星上搭载的 Modis 设备拍摄到数张图像。科学家分析造成这次
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事故的主要是棕囊藻[31] 。研究较多的另一有害藻华爆发种是小定鞭金藻（P. parvum）。研究表明，其生长和爆发与生态环境有重要关系。其中，水体盐度与 温度是两个主要因素。当盐度在 0.3-3.0%，温度在 5-30℃时，P. parvum 易对其 他水生动植物产生危害[22, 24]。有研究认为，盐度在 4.0-8.0 ppt 时 P. parvum 易达 到生长峰值[32]，而温度为 15-24℃时会发生藻华[33]。
有 害 藻 华 的 爆 发 与 其 对 其 他 生 物 的 毒 害 作 用 往 往 是 一 个 同 步 过 程 。 以 Prymnesium parvum 为例，当环境发生改变时（主要是受食物源的影响），P. parvum 会根据不同的环境条件作出不同的响应。环境中是否存在可供光合生长利用的无 机 N/P 是决定 P. parvum 是否会大量繁殖并产生毒素的关键因素。而藻类的过度 繁殖及对其他生物的危害又会反过来破坏整个生态系统，产生负反馈调节。P. parvum 的生长繁殖及危害机理如图 4 所示。
图 4 P. parvum 生长繁殖及危害机理示意图（综合自文献[34-37]）
Fig.4 Schematic diagram about growth-reproduction and toxicological mechanisms of P. parvum
（Summarized from the references [34-37]）
2.2.3 定鞭金藻的其他环境效应 定鞭金藻大量繁殖，消耗水体中的溶解氧并释放
有毒物质是其环境效应的一 方面。此外，定鞭金藻会分泌大量的二甲基丙酸噻啶（dimethylsulfoniopropionate， DMSP），该物质具有渗透调节作用（osmoregulation），以抵抗捕食者及抗氧化。 同时，定鞭金藻藻华发生时二甲基硫化物 DMS 是大气中硫的主要贡献者，DMS 具有吸潮作用，使大气中云的密度增加，易形成酸雨。此外，硫化物会以小颗粒
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形式存在，导致太阳光大量返回宇宙中，因此地球气温下降[15, 19, 38, 39]。然而，此 结论有待进一步研究。
定鞭金藻藻华的另一个作用是海洋的钙质沉淀（calcareous sediments）。其中， 钙质石藻（calcareous coccolithophores）是主要贡献者，其优势种是赫氏颗石藻
[15, 40, 41]
（Emiliania huxleyi），但贡献最大的是钙板金藻（Calcidiscus leptoporus）。 2.3 显微技术、流式细胞技术及分子生物学技术等在定鞭金藻研究中的应用
（ Application of Microtechnique, Flow Cytometry and Molecular Biotech- nologies Etc. for Haptophytes Research）
微型生物个体极小，成为研究发展的首要障碍。微型生物的研究进展很大程 度上取决于技术的进步。从技术手段来说，微型生物的研究经历了三大“变革”： 以显微技术为基础的观察分析，以流式细胞技术（FCM）为基础的快速测定和 以分子生物学技术为基础的多样性分析与功能基因分析[1]。定鞭金藻作为微型生 物的一支，也经历了以上三个方法学的发展过程。
2.3.1 种群分类及生物多样性分析 按照国际惯用的生物粒级尺度标准，海洋单
细胞浮游生物大致可划分为三 类：网采浮游生物（Netplankton），20~200 μm；纳微型浮游生物（Nanoplankton）， 2~20 μm；皮微型浮游生物（Picoplankton），0.2~2 μm[1]。据此，定鞭金藻基本都 属于纳微型浮游生物，如 P. parvum 是一种单细胞微藻，细胞大小为 8-15 μm×4-10 μm（长×宽）[42]；棕囊藻细胞呈球形或近球形，直径为 2.5~7.0 μm，但群体胶质 囊大小可达 110~2600 μm[10]。随着更多超微型海洋生物的发现，基于粒级尺度的 划分标准已不适用，但显微技术仍然是微型生物研究必不可少的手段。常用的显 微技术有透射电子显微技术（Transmission Electronic Microscopy，TEM）和表面 （落式）荧光显微技术（Epifluorescence Microscopy，EFM）[43-46]。而流式细胞 技术可以实现对定鞭金藻的快速分类与定量[1, 47]。
虽然分子生物学技术起步较早，但真正被大规模应用于海洋微型生物方面的 研究还是在 90 年代以后，其代表性研究是 Giovannoni 等利用 PCR 扩增 16S rRNA 片段的技术研究了大西洋马尾藻海的浮游细菌群落结构[48]。与传统分类方法不同 的是，分子生物学技术是基于物种遗传物质的异同而进行归类的，正是因为分子 生物学的参与（与形态观察相结合），才使得对定鞭金藻的传统分类有了新突破， 其结果如图 2 所示。根据现有报道显示，被广泛用于定鞭金藻种群分类及生物多 样性分析的分子生物学技术（手段）主要有：PCR 扩增技术[49-51]、DNA 测序技
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攻读博士学位研究计划(范文)
