术[52]、（PCR-）DGGE 技术[52-55]、TGGE 技术[54]、HPLC 技术[56]、实时定量 PCR[57, 58]
、qPCR 技术[54]、AFLP 技术[59]等。近些年，环境基因组技术和环境蛋白质组 技术已成功应用于对假微型海链藻（Thalassiosira pseudonana）和三角褐指藻 （Phaeodactylum tricornutum）的种群分析[15]，但在定鞭金藻方面的研究未见报 道。
2.3.2 毒理学（生理生态）研究 微藻的生理生态与细胞的物理化学特征和生物
化学特征有关，如细胞的大 小、细胞质的颗粒性、细胞色素的含量及 DNA 或 RNA 含量等[1]。对微藻生理生 态开展研究，能够为揭示有害藻华爆发的机制、毒理学作用及其防治提供有效措 施，这也是实现海洋微型生物生态学研究的必要途径。
流式细胞技术已被广泛应用于海洋微型生物的生理生态研究，如细胞膜电位 分析、细胞活性分析、单细胞色素分析及细胞分选等[1]，该技术目前也实现了对 定鞭金藻的化学分析[60]。据现有报道显示，RT-PCR 技术也实现了对定鞭金藻碱 性磷酸酶的表达测定[61]，而探针技术、HPLC 技术等也是定鞭金藻生理生态学研 究的一项辅助技术[56, 62, 63]。有报道显示，将流式细胞技术与分子生物学技术联合 用于此方面的研究是可行的[64]。此外，海洋微型生物流式图像技术、细胞膜电位 测定技术（同位素标记技术、荧光分光光度法等）、时序红外显微技术（TIREM）、 活细胞测定技术（核酸染色技术、Live/Dead BaclightTM 细菌活性工具包、放射自 显影技术等）、原子力显微镜技术和酶联放大-荧光原位杂交技术（CARD-FISH）、 荧光原位杂交-微放射自显影技术（Micro-FISH）和碳源利用分析技术等[1]都可在 定鞭金藻的生理生态研究中得到更深入的研究与推广。
然而，生理生态的研究不能只局限于微观世界，从微藻的个体水平、种群、 群落水品及其生态位等宏观方面分析藻类的生态学效应是今后研究的重要内容 之一。这对于指导有害藻华的防治，渔业的生产，经济微藻的开发及生态环境的 监测与修复等都有十分重要的指导意义（详见 2.4）。 2.3.3 监测与防治
定鞭金藻藻华会对鱼类及其他水生动﹑植物产生毒害作用[34, 35, 65-67]。此外， 有研究表明，P. parvum 会对内陆水源产生危害[42]。而在湖泊富营养化研究中， 定鞭金藻可以作为水体富营养化指示物种[18]。因此，开发定鞭金藻监测与防治新 技术对指导渔业生产、保护水体环境及人类健康有重要价值。
常用的定鞭金藻监测技术包括 RT-PCR 技术[58]、AFLP 技术[16, 59]、分子探针
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技术[62, 68]、细胞计数法[69]等。不同种属定鞭金藻具有不同的特性，对颗石藻属 定鞭金藻而言，卫星遥感技术在近些年得到了广泛的应用[6, 70]；但小定鞭金藻却 无法利用该技术实现追踪监测[42]。随着技术的进步，近些年对定鞭金藻引发的 HABs 也实现了数学模型拟合（预测），如数学模型（CZCS、Sea-WiFS、MODIS 等）[6, 70-72]﹑数据流技术[42]等的应用。
若预测不准确或不及时，对定鞭金藻的治理则显得非常重要。因为定鞭金藻 的生长与爆发与 N/P 浓度和比例、温度、pH、盐度等有关，通过调控发生赤潮 的水域理化条件是实现藻华控制的途径之一。同时，可利用化学杀藻剂对定鞭金 藻实行快速控制，如对 P. parvum 的治理常用的杀藻剂有氟啶草酮（fluridone） ﹑五氟磺草胺（penoxsulam）﹑苄嘧磺隆（bensulfuron）﹑丙炔氟草胺（flumioxzin） ﹑唑草酮（carfentrazone）和 top-ramazone 等[73]。
2.4 生态（毒理）学在定鞭金藻研究中的应用（Application of Eco-(Toxico-)logy for Haptophytes Research）
生态毒理学是运用数学、物理学、化学、生态学及毒理学等多种学科的理论 和方法，研究各种有毒有害物质对动物、植物、微生物等非人类生物及生态系统 的损害作用及其防护的科学[74]。对于海洋生物而言，海洋生态学的研究重点为种 群生态学、群落生态学和生态系统生态学三个层次，其内容包括种群/群落的组 成与结构、物种的时空变化与分布情况、种群/群落生态位及生态功能和种群/群 落与环境之间的效应关系[75]。
定鞭金藻物种多样性很丰富，且有多个种属会形成有害藻华，研究有害藻华 产生的外界原因及有害藻华对外界产生的影响是非常有必要的。只有了解了外界 对定鞭金藻的生态毒理学效应及定鞭金藻对外界的生态毒理学效应，才能更好地 指导定鞭金藻有害藻华的预防与控制。
2.4.1 外界（其他生物与环境）对定鞭金藻的生态学作用 定鞭金藻的生活周期因
种而异，有时也会受环境因素的影响而改变，主要包 括营养条件、捕食者及其他环境因素。一般来说，定鞭金藻的生长、衰亡有其固 有的周期，通常不会对外界环境造成不可恢复的损害。但人类活动极大地影响了 环境的稳定性，进而破坏了生物的生存环境，这是导致生态事故如有害藻华爆发 的主要原因。
营养条件如 N/P 等物质的含量及比例是影响定鞭金藻有害藻华爆发的首因
[25, 29, 35, 36]
，N/P 是否充足会直接对定鞭金藻种群和群落组成与结构造成破坏。有
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报道显示，P. parvum 有害藻华爆发时，往往也表明其他种群的衰亡[35-37]。这个 过程中，起关键作用的是 N/P 浓度，但最终会影响到其他种群的数量级结构，进 而产生毒理学效应（图 4）。其他条件如温度、光照、pH 等也会影响定鞭金藻的 种群结构，时空分布等，这也是定鞭金藻受外界环境影响而改变的一个重要方面 （详见 2.2.2）。此外，环境中的捕食者数量及种类也会对定鞭金藻的种群数量及 生态学功能产生冲击，如捕食者对棕囊藻的影响[76-79]。其中，原生动物（protozoan） 和后生动物（metazoan）是主要的捕食者，且是在定鞭金藻生活周期中的单细胞 周期起作用[76, 78]。这些捕食者的存在也会对其他的微藻产生影响[80, 81]，因此这是 一个很复杂的过程[76]，最终会导致定鞭金藻生态功能的减弱甚至丧失。 2.4.2 定鞭金藻对外界（其他生物与环境）的生态（毒理学）作用 定鞭金藻有害
藻华的发生与外界环境密切相关，同时，有害藻华又会对外界 环境产生效应，因此二者在研究中是一个密不可分的统一过程。当藻类大量繁殖 时，会消耗水中的溶解氧，从而抑制其他生物的正常生活；在不同生理生态条件 下，定鞭金藻甚至还会分泌藻毒素，毒害其他生物[42]。颗石藻属和棕囊藻属定鞭 金藻还会产生 DMSP 和 DMS 等污染空气的物质，颗石藻形成的钙质沉淀还会导 致海洋生产力结构与功能的改变[6, 82]。
总之，生态（毒理）学是研究定鞭金藻的可靠方法，从整个生态系统着手考 虑问题，对指导有害藻华防治有重要作用。生态（毒理）学研究的辅助手段很多， 如形态观察，色谱、质谱、色质联用、核磁共振等代谢分析，蛋白质分析和基因 分析，文库克隆，分子杂交，数学建模等。尤其是数学模型的建立，对定鞭金藻 的防治起到了很好的预警作用（2.3.3）。 2.5 生 物 信 息 学 在 定 鞭 金 藻 研 究 中 的 应 用 （ Application of Bioinformatics for Haptophytes Research） 生物信息学是研究生物信息的采集，处理，存储，传播，
分析和解释等各方 面的一门学科。它通过综合利用生物学，计算机科学和信息技术而揭示大量而复 杂的生物数据所赋有的生物学奥秘。传统的生物分类及多样性分析以物种的形态 结构和生理特征为主要依据，但生物世界千变万化，形态学差异有时不足以完全 表明其进化地位及聚类情况。新兴分子生物学技术的发展为生物多样性的分析提 供了基础，同时也为基于基因水平、蛋白质水平的其他研究提供了条件，从而在 微观、宏观，毒理学机制等方面都实现了很大的突破。将分子生物学技术研究成 果在计算机上进行分析，是生物信息学的首要目标，这便于不同领域、不同地域
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的研究人员快速地进行信息交流，以促进生物学研究的快速发展。
通过对定鞭金藻的数据检索（NCBI 数据库）可知，当前世界上对定鞭金藻 开展的研究比较广泛，但仍然有很多未知领域亟待突破。如图 5-A 所示，定鞭金 藻基因组的完整测序只有 4 个报道，分别是：赫氏颗石藻（Emiliania huxleyi）、 球等鞭金藻（Isochrysis galbana）和路氏巴夫藻（Pavlova lutheri）（双击见链接）。 针对表达序列标签（Expressed Sequence Tags，ESTs）开展的研究有 172949 个记 录，然而与此相对应的蛋白只有 2037 个记录，其具体分布情况如图 5-B~D；以 Prymnesium parvum 为例，对其 ESTs 开展的研究有 23443 条记录（具体的研究 情况以图 6 示之），却只报道了 26 个蛋白（包括重复）。此外，当前研发成功并 提交 NCBI 数据库的定鞭金藻探针只有 4 个，且都为南极棕囊藻（Phaeocystis antarctica）探针（GenBank 登录号分别为：Pr009611603~Pr009611006）。 以上情况说明，生物信息学对于研究定鞭金藻非常重要，由此可以把握国内 外对此开展研究的最新动态；同时也说明，当前国际上对定鞭金藻开展的研究还 不够深入，不够系统。因此，今后对定鞭金藻开展广泛、深入的研究还有非常广
阔的前景。
B A
C D
图 5 国内外对定鞭金藻开展的研究现状
Fig.5 Research status of Haptophyta at home and abroad
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3 、 定 鞭 金 藻 的 研 究 意 义 及 展 望 （ Research Meanings and Future Research for Haptophytes）
目前，对定鞭金藻的研究已较全面，从研究内容来说，主要分为物种多样性 分析、种群的分布特征与丰度、生态位及生态功能研究（如光合作用）、生长/ 反之特征、毒理学研究、定鞭金藻与环境之间的互效关系及检测手段、治理方法 等（如图 6 所示）。开展以上研究，主要有以下几点意义：
① 通过对定鞭金藻物种多样性、分布及丰度，以及爆发机制、毒理学机制 和环境效应等方面的研究，可以对环境的变化与治理起指示和指导作用； ② 通过①，可以进一步对人类生产、生活起引导作用（更好地调节人类与 环境间的关系）； ③ 通过定鞭金藻种群分类，生活史，分布特征及遗传物质多样性研究，可 以促进对不同地质时代的环境特征与物种演化的深入了解；
④ 通过研究定鞭金藻的生理生化特性，对促进经济微藻的研发有积极作用。
图 6 定鞭金藻的研究内容示意图（综合自文献[32, 34, 37, 42, 55, 62, 65, 66, 68, 83-86]）
Fig.6 Schematic diagram of research contents for Haptophytes
（Summarized from the references[32,34,37,42,55,62,65-66,68,83-86]）
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攻读博士学位研究计划(范文)
