全 文 ：第 32卷 第 5期 水 生 生 物 学 报 Vol.3 2, No.5
2 0 0 8年 9月 ACTAHYDROBIOLOGICASINICA Sep., 2 0 0 8　
收稿日期:2007-08-22;修订日期:2008-03-06
基金项目:国家自然科学基金项目(30771658);浙江省教育厅项目(20061641);浙江省自然科学基金项目(Z505319, Y307542);宁波市自
然科学基金重点项目(2006A610081)资助
作者简介:郑忠明(1965—),男 ,浙江舟山人;副教授 ,硕士;主要从事水域生态 、水产养殖的教学与研究
通讯作者:郑忠明 , E-mail:zhengzhongming@nbu.edu.cn
DOI号:10.3724 /SP.J.0000.2008.50720
铜绿微囊藻和四尾栅藻在不同温度下的生长特性及竞争参数计算
郑忠明 1, 2　白培峰 1　陆开宏 1, 2　金春华 1　张　亮 1
(1.宁波大学应用海洋生物技术教育部重点实验室 ,宁波　315211;2.中国海洋大学生命学部养殖生态实验室 ,青岛　266003)
摘要:在实验室条件下 ,对铜绿微囊(Microcystisaeruginosa)和四尾栅藻(Scendesmusquadricauda)分别在温度 22℃、
26℃和 30℃下进行了纯培养和混合培养 , 实验结果显示温度对两种藻类的生长和竞争都有显著影响。微囊藻在
22℃、26℃和 30℃纯培养下的最大生物量及平均特定增长率(μ)分别为 444、 1180和 998(×104 cels/mL)及 0.33、
0.38和 0.37/d,说明微囊藻在 26℃和 30℃下生长较好;混合培养下的最大生物量及平均特定增长率分别为 270、
778和 647(×104 cels/mL)及 0.34、0.43和 0.46/d, 显示微囊藻在混合培养下受到了栅藻一定程度的竞争抑制。
栅藻在 22℃、26℃和 30℃纯培养下的最大生物量及平均特定增长率分别为 830、 984和 464(×104 cels/mL)及
0.36、0.34和 0.32/d;混合培养下的最大生物及平均特定增长率分别为 538、 554和 387(×104 cels/mL)及 0.43、
0.40和 0.39/d,说明栅藻在温度 22℃、26℃下生长较好 , 混合培养下栅藻的生长受微囊藻影响较大。各温度下两
种藻类的生长都可以用 Logistic方程拟合。微囊藻对栅藻的抑制参数 α分别为 1.68(22℃)、 0.65(26℃)和 0.76
(30℃),而栅藻对微囊藻的抑制参数 β依次为 0.43(22℃)、0.51(26℃)和 0.25(30℃), 三个温度下 α均大于 β,产
生这一结果的原因可能是由于微囊藻与栅藻在竞争过程中不仅表现为资源竞争 , 同时还存在着明显的他感作用 ,
且可推测微囊藻对栅藻的他感作用大于栅藻对微囊藻的 ,且在 22℃时为最大。
关键词:铜绿微囊藻;四尾栅藻;温度;种间竞争;Lotka-Volterra模型;竞争参数
中图分类号:Q143+.1　　文献标识码:A　　文章编号:1000-3207(2008)05-0720-08
　　随着社会经济的迅速发展 ,大量营养盐进入区
域水体 ,导致水体的富营养化;淡水水体富营养化最
令人憎恶的表征是蓝藻水华 ,俗称 “湖靛 ”。 20世纪
80年代后期起 ,蓝藻水华的发生日益频繁。目前 ,
我国有 80%以上的湖泊面积面临蓝藻水华的威胁 ,
2007年上半年太湖蓝藻的大暴发更是震惊全国 。
富营养水体中 ,蓝藻门 、绿藻门 、甲藻门 、裸藻门和隐
藻门的一些种类在适宜的环境条件下均能大量繁殖
形成水华 ,而铜绿微囊藻是其中最典型及常见的水
华藻类之一 ,因此对其生长 、抑制机理的探索一直是
相关研究的热点 [ 1— 6] 。
生物种间竞争是生物群落中普遍存在的物种间
相互产生负效应的一种作用关系 ,对其机理的研究
有助于进一步了解竞争生物的生长及抑制的规律 。
国内外对微囊藻与其他生物的种间竞争研究已有较
多的报道 ,如:不同的物理因子对微囊藻和其他藻类
竞争的影响 [ 1, 3— 6] ;从竞争角度研究微囊藻的产毒机
理[ 7] ;其他藻类对微囊藻抑制机理的研究 [ 8— 12]等。
另外 ,由于栅藻在自然水体中的普遍存在及其在实
验室内易培养等优点 ,因此对它与微囊藻竞争模式
的相关研究一直是研究工作者探讨微囊藻与其他藻
类的竞争机理的典型实验方法[ 3, 5— 8] 。
温度作为影响藻类生长的最重要因素之一 ,其
对蓝藻生长特性的影响也有很多报道 ,但不同文献
的研究结果差别较大[ 13— 19] 。相比之下 ,温度对微囊
藻与其他藻类竞争的影响报道较少 [ 16, 17] 。因此本
文就铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)和四尾栅藻
(Scendesmusquadricauda)在不同温度下的生长特点
进行了研究 ,从生物竞争的角度探索它们之间的相
互作用和抑制关系 ,旨在为微囊藻水华的形成机制
方面可以提供基础数据 。
1　材料与方法
1.1　材料　实验所用的铜绿微囊藻 (单细胞 ,产
5期 郑忠明等:铜绿微囊藻和四尾栅藻在不同温度下的生长特性及竞争参数计算 721　
毒)和四尾栅藻是由宁波大学生命学院生物实验室
藻种库提供 。培养基采用 BG-11培养基 [ 20] 。试验
所需所有玻璃仪器经清水冲洗后 ,在稀盐酸中浸泡
30min,以无菌水冲洗 ,烘干备用。
1.2　方法
1.2.1　实验方案　本实验中的藻类培养方式设 3
种:微囊藻的单独培养 、栅藻的单独培养 、微囊藻和栅
藻的共同培养 。每个培养方式均置于所设置 3个温
度中 ,分别是 22℃、26℃、30℃,每个试验重复 3次。
实验过程的所有操作都是在无菌条件下进行的。
1.2.2　接种培养　在经过高压灭菌的 250mL锥形
瓶中加入 100mL的培养液 ,然后进行接种 ,方法为
将培养的藻类在离心机(TDL80-2B,上海安亭科学
仪器厂)上以 5000r/min离心 5min,去掉上清液;用
培养基稀释至接种所需的藻细胞浓度;然后置于光
照恒温度培养箱内在不同温度下进行一次性培养
(中间不更换培养液)。要求实验水样中微囊藻的
初始密度为 30 ×104 cels/mL;栅藻的初始密度为
25×104 cels/mL。日光灯冷光源的光暗周期为
12h∶12h,温度波动范围控制在 ±0.2℃以内 ,培养期
间白天人工摇动培养瓶 3— 4次 。
1.2.3　细胞计数　自接种的当日起 ,每天均在同一时
间取样 ,每种样品用灭菌取液枪取 0.1mL藻液置于
0.1mL血球计数板中于显微镜下进行计数 ,多次计数取
平均值。整个取样过程都是在无菌操作台上进行的。
1.3　数据整理
1.3.1　特定增长率的计算及生长曲线的拟合　特
定增长率由藻类现存量的对数对培养时间的经验回
归方程计算得到 [ 16] :
lnB=μ· t+b
式中:μ为特定增长速率(/d), B为藻类生物量
(cels/mL);t为培养时间(d);b为起始藻类生物量
的对数 。
纯培养下藻类的生长以逻辑斯谛方程 N=
K
1+ea-rt拟合 ,其中 N为藻类生物量 , K为最大生物
量 , r为内禀增长率。
1.3.2　竞争抑制参数的计算　利用 Lotka-Volterra
的竞争模型的差分形式[ 21] :
(Ns-Ns-1)/(tn-tn-1)=rsNs-1(Ks-Ns-1 -αNm-1)/Ks
(1)
(Nm-Nm-1)/(tn-tn-1)=rmNm-1(Km-Nm-1 -βNs-1)/Km
(2)
式中 , Ns和 Nm分别为共培养中的栅藻和微囊藻
在时间 tn时的数量(×104 cels/mL);Ns-1和 Nm-1分
别为共培养中栅藻和微囊藻在时间 tn-1时的数量
(×104 cels/mL), rs和 rm分别为栅藻和微囊藻的增
长率(由单种培养经回归计算获得);Ks和 Km分别为
栅藻和微囊藻的最大环境容量(由单种培养获得);
α和 β分别为共培养中微囊藻对栅藻和栅藻对微囊
藻竞争抑制参数。
应用上述公式计算共培养藻类增长曲线在拐点
以后的每一单位时间的所有的竞争抑制参数 ,取其
平均值作为该种的竞争抑制参数的估计值 [ 22] 。
抑制起始点为藻类增长曲线的拐点 ,即逻辑斯谛
方程二阶导数等于零时的时间 tp值 ,这时 N=K/2,
tp=(α-ln2)/r。因为是差分形式 , 故 tp对 (α-
ln2)/r取整数 [ 22] 。
曲线拟合 、统计分析等数据处理均在 SPSS13统
计软件上进行 ,藻类最大生物量比较时 ,数据经对数
变换后再进行单因素方差分析(ANOVA)和 Duncun
多重比较(温度间)及 t-检验(培养方式间);绘图
在中文 Microsoft的 Excel中进行。
2　结　果
2.1　不同温度下微囊藻和栅藻生长特点
最大生物量及特定增长率　不同温度下纯培养
和共培养中微囊藻和栅藻最大生物量和特定增长率
(图 1和表 1)。
图 1　不同温度 、培养方式下栅藻 、微囊藻的最大生物量
Fig.1　ThemaximumbiomassesofM.aeraginosainuni-culture
(Uni-M)orco-culture(Co-M)andS.quadricaudainuni-culture
　　 (Uni-S)orco-culture(Co-S)atdiferenttemperatures
Uni-S:纯培养栅藻;Uni-M:纯培养微囊藻;Co-S:混合培养栅藻;
Co-M:混合培养微囊藻;在同一培养方式组内 , 不同的小写字母
　　 表示差异显著(p<0.05)
Letersindicatestatisticaldiferencesbetweentemperatures, values　
　notsharingacommonletteraresignificantlydifferent(p<0.05)
722　 水　　生　　生　　物　　学　　报 32卷
在实验条件下 ,随温度的升高微囊藻和栅藻
的最大生物量的变化各不相同 。经方差分析可
知 ,温度对两种藻类在纯培养和混合培养下的最
大生物量均有显著影响 (ANOVA, p<0.05)。在
纯培养下 ,栅藻 、微囊藻在 26℃时的最大生物量都
显著大于其他两组时的最大生物量(p<0.05),栅
藻在 22℃时的最大生物量要显著大于 30℃时的
(p<0.05),而微囊藻的最大生物量则是 30℃时显
著大于 22℃时的(p<0.05);在混合培养下 , 22℃
和 26℃下栅藻最大生物量没有显著差异 (p>
0.05),但显著大于 30℃下的(p<0.05),微囊藻
的最大生物量在 22℃时显著小于 26℃和 30℃
(p<0.05),而在 26℃和 30℃下差异不显著 (p>
0.05)。各温度下混合培养时栅藻 、微囊藻的最大
生物量都显著小于纯培养时各自的最大生物量
(t-检验 , p<0.05)。
表 1　不同温度下栅藻 、微囊藻的特定增长率
Tab.1　MeanμofM.aeraginosaandS.quadricaudaat
diferenttemperatures(μ)
特定增长率的 95%置信区间
95%confidenceintervalofspecificgrowthrate(μ)
纯培养 Uni-culture 混合培养 Co-culture
微囊藻 22℃ 0.33±0.04(1— 7d)＊ 0.34±0.03(1— 7d)
M.aeraginosa 26℃ 0.38±0.03(1— 8d) 0.43±0.01(1— 7d)
30℃ 0.37±0.08(0— 8d) 0.46±0.09(0— 6d)
栅藻 22℃ 0.36±0.11(0— 9d) 0.43±0.08(0— 9d)
S.quadricauda 26℃ 0.34±0.05(1— 10d) 0.40±0.07(1— 7d)
30℃ 0.32±0.02(0— 6d) 0.39±0.10(0— 6d)
　　＊括号内为藻类指数生长期时间
＊Thenumberinparenthesesisthedurationofexponentialgrowthof
thealgae
两种藻类生长的平均特定增长率在不同温
度下的变化也不相同 ,纯培养下栅藻的特定增长
率随温度升高有下降趋势 , 30℃时为最低;微囊
藻的特定增长率在纯培养下随温度的升高而增
加 ,最低为 22℃时;在混合培养体系中 ,栅藻的特
定增长率在不同温度下差异不大 ,微囊藻的特定
增长率在 22℃时最低 ,而在 26℃和 30℃下差别
不大 。
生长曲线　微囊藻和栅藻在不同温度下的生长
曲线(图 2),栅藻和微囊藻纯培养在不同温度下的
　　
生长曲线基本符合 S型生长曲线 。
从图 2a可以看到微囊藻和栅藻在 22℃下生长
趋势 ,在第 3天以前纯培养和共培养体系中两种藻
的胞密度比较接近 ,但在纯培养与共培养体系中都
是栅藻胞密度高于微囊藻。
纯培养的微囊藻和栅藻在 26℃下均有较好的
生长趋势(图 2b)。微囊藻和栅藻在第 5天以前密
度比较接近 ,在图中点的分布比较集中;第 5天以后
才显示出生长趋势的分离 ,在纯培养与共培养体系
中微囊藻的细胞密度均要高于栅藻;对比纯培养和
共培养体系 ,混合培养体系中微囊藻的生长从第 10
天后受到抑制 ,而混合培养的栅藻从第 6天开始即
受到抑制 ,说明此温度下混合培养体系中栅藻受到
了更明显的抑制。
从图 2c可以看出 ,在 30℃时微囊藻在纯培养
和共培养体系均生长良好且有较长的指数生长期 ,
而栅藻在纯培养和混合培养体系中的生长都不
理想 。
不同温度下纯培养的各生长曲线均可用 Logis-
tic模型拟合 ,且具有较高的拟合度(回归判定系数
R2及回归显著性检验)(表 2),同时根据 Logistic方
程可计算得到拐点出现时间 [ 22] 。为计算拐点出现
时间 ,共同培养下的栅藻 、微囊藻的生长也用 Logis-
tic方程进行了拟合 ,并由此得到各生长曲线拐点出
现时间。
2.2　共同培养下竞争参数的确定
在 22℃共培养中 ,两种藻类的竞争拐点出现
在培养的第 4天;在 26℃供培养中 ,竞争拐点都出
现在第 5天;在 30℃下 ,微囊藻对栅藻的抑制出现
在第 2天 ,栅藻对微囊藻的抑制出现在第 5天 ,为
求两种藻的相互竞争参数则将竞争拐点确定为第
4天 。
以纯培养中拟合获得的 K值 、r值和共培养
中拐点后的栅藻和微囊藻的细胞数代入公式
(1)、(2),计算各自的竞争抑制参数(α、β)。计
算结果见表 3、4和表 5,其中 22℃时拐点之后微
囊藻对栅藻的竞争抑制参数 (α)的平均值和栅藻
对微囊藻的竞争抑制参数 (β)的平均值分别是
1.68和 0.18;26℃下 α和 β的平均值分别是
0.65和 0.51;30℃时 α和 β的平均值分别是
0.76和 0.25。
5期 郑忠明等:铜绿微囊藻和四尾栅藻在不同温度下的生长特性及竞争参数计算 723　
图 2　不同温度下微囊藻和栅藻纯培养及混合培养下的生长曲线
Fig.2　ThegrowthcurveofM.aeraginosaandS.quadricaudainco-cultureandinuni-culturesystemsatdifferenttemperatures
Uni-M, M.aeraginosainuni-culture;Co-M, M.aeraginosainco-culture;Uni-S, S.quadricaudainuni-culture;Co-S, S.quadricaudainco-culture
表 2　不同温度下栅藻和微囊藻的逻辑斯谛模型 N= K
1+ea-rt拟合参数及拐点出现的时间
Tab.2　FitparametersofM.aeraginosaandS.quadricauda, regressioncoeficientsofLogisticmodelN= K
1+ea-rtandtheinflectionpoints
温度
Temperature K a r R
2
拐点出现时间
Timeofinflexion(d)
栅藻 S.quadricauda(uni-) 22℃ 864.31 4.76±0.42＊ 0.570±0.063＊ 0.998＊＊ 6.13(6)
微囊藻 M.aeraginosa(uni-) 22℃ 445.09 4.23±0.76＊ 0.631±0.122＊ 0.990＊＊ 4.61(5)
栅藻 S.quadricauda(uni-) 26℃ 977.08 4.14±0.526＊ 0.480±0.0745＊ 0.998＊＊ 6.18(6)
微囊藻 M.aeraginosa(uni-) 26℃ 1364.7 3.95±0.53＊ 0.400±0.079＊ 0.991＊＊ 7.14(7)
栅藻 S.quadricauda(uni-) 30℃ 401.23 3.44±1.65＊ 0.688±0.34＊ 0.931＊＊ 2.99(3)
微囊藻 M.aeraginosa(uni-) 30℃ 985.72 3.86±0.538＊ 0.450± 0.0795＊ 0.992＊＊ 6.04(6)
栅藻混合 S.quadricauda(co-) 22℃ 564.97 2.15±0.073＊ 0.292±0.172＊ 0.912＊＊ 3.99(4)
微囊藻混合 M.aeraginosa(co-) 22℃ 248.17 3.95±1.22＊ 0.812±0.182＊ 0.965＊＊ 3.61(4)
栅藻混合 S.quadricauda(co-) 26℃ 576.4 3.851±0.43＊ 0.495±0.066＊ 0.996＊＊ 5.38(5)
微囊藻混合 M.aeraginosa(co-) 26℃ 804.56 4.15±0.732＊ 0.547±0.090＊ 0.989＊＊ 5.32(5)
栅藻混合 S.quadricauda(co-) 30℃ 380.25 4.24±1.312＊ 1.15±0.351＊ 0.978＊＊ 2.08(2)
微囊藻混合 M.aeraginosa(co-) 30℃ 680.02 2.81±0.661＊ 0.390±0.12＊ 0.971＊＊ 4.43(4)
　　注:R2为回归判定系数;＊表示 95%置信区间;＊＊表示回归高度显著(F检验)
Note:R2 isdeterminantalcoeficientofregression;＊indicates95% confidenceintervaL;＊＊meanshighdifferenceofregression(F-test)
724　 水　　生　　生　　物　　学　　报 32卷
表 3　 22℃下微囊藻和栅藻在拐点出现后的现存量(×104 cels/mL)及其竞争抑制参数
Tab.3　Thestandingcrop(×104cels/mL)andthecompetitiveparametersofM.aeraginosaandS.quadricaudaafterinflectionpointat22℃inco-culture
培养时间
Culturetime(d) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
平均
Average
共培养栅藻 230 276 349 337 283 338 346 449 491 511 538
S.quadricaudainco-culture
共培养微囊藻 115 181 201 257 264 238 270 252 231 227 229
M.aeraginosainco-culture
α 2.87 1.05 2.83 2.99 1.09 2.06 0.25 1.08 1.35 1.20 1.68
β -0.30 0.68 0.13 0.5 0.89 0.33 0.64 0.56 0.46 0.42 0.43
表 4　 26℃下微囊藻和栅藻在拐点出现后的现存量(×104 cels/mL)及其竞争抑制参数
Tab.4　Thestandingcrop(×104 cels/mL)andthecompetitiveparametersofM.aeraginosaandS.quadricaudaafterinflectionpointat26℃inco-culture
培养时间
Culturetime(d) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
平均
Average
共培养栅藻 138 172 208 308 364 429 499 530 523 548 554
S.quadricaudainco-culture
共培养微囊藻 148 263 283 501 495 628 739 771 738 776 778
M.aeraginosainco-culture
α 2.45 1.43 -0.74 0.57 0.47 0.30 0.36 0.62 0.48 0.53 0.65
β -1.83 3.41 -1.82 1.52 1.52 0.20 0.31 0.46 0.28 0.32 0.51
表 5　 30℃下微囊藻和栅藻在拐点出现后的现存量(×104 cels/mL)及其竞争抑制参数
Tab.5　Thestandingcrop(×104cels/mL)andthecompetitiveparametersofM.aeraginosaandS.quadricaudaafterinflectionpointat30℃inco-culture
培养时间
Culturetime(d) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
平均
Average
共培养栅藻 379 401 395 389 356 355 387 354 383 387
S.quadricaudainco-culture
共培养微囊藻 277 308 297 476 522 561 627 647 623 606
M.aeraginosainco-culture
α 0.99 1.06 1.13 0.86 0.68 0.47 0.66 0.42 0.51 0.76
β 0.77 1.25 -1.40 0.29 0.29 0 0.18 0.46 0.45 0.25
3　讨　论
从实验结果可知 ,纯培养体系中微囊藻在 26℃
和 30℃下的最大生物量与特定增长率均显著大于
22℃时的 ,且以 26℃时为最大 ,说明微囊藻的最适
生长温度应在 26℃附近。这一结果与 Kruger＆
Elof报道 (微囊藻生长的最适温度为 28.8—
30.5℃)[ 14]及 Nichlisch＆Kohl报道(铜绿微囊藻的
最适温度为 27.5℃)[ 15] 基本一致 。而栅藻的最大
生物量及特定增长率在 22℃时均为最大 , 分别为
830×104 cels/mL及(0.36 ±0.11)/d,说明栅藻在
较低温度下生长较好 。从混合培养试验结果来看 ,
温度对铜绿微囊藻和四尾栅藻竞争的影响是明显
的 。在 22℃混合培养体系中 , 栅藻 、微囊藻的生长
与纯培养下相比都受到了一定程度的抑制 ,栅藻的
最大生物量从纯培养的 830×104 cels/mL下降到
混合培养的 538×104 cels/mL,微囊藻从 444 ×104
cels/mL下降到 270×104 cels/mL。虽然此时栅藻
为优势种 ,但两种藻类的生长均因种间竞争而受影
响。在 26℃及 30℃混合培养体系下 ,微囊藻成为优
势种 ,最大生物量高于栅藻 ,尤其在 30℃时 ,微囊藻
的最大生物量为 647 ×104 cels/mL,而栅藻的最大
生物量仅为 387×104 cels/mL。
藻类种间相互主要表现为对营养盐 、光照等资
源的竞争及分泌克生物质而抑制对方[ 20] ,微藻间的
相互抑制作用可由其抑制参数(α和 β)来体现 ,陈
德辉等在两种不同的培养基(培养温度 25℃)测得
铜绿微囊藻对斜生栅藻的竞争抑制参数 α是 4.72
±1.36和 4.36±1.6,而栅藻对微囊藻的竞争抑制
参数的平均值 β分别是 0.56 ±0.18和 0.785 ±
5期 郑忠明等:铜绿微囊藻和四尾栅藻在不同温度下的生长特性及竞争参数计算 725　
0.05,得到微囊藻对栅藻的抑制能力是栅藻对微囊
藻抑制能力的 7倍的结论 [ 22] 。在本实验中 ,微囊藻
对栅藻的抑制参数 α在 22℃、 26℃和 30℃分别为
1.68、0.65和 0.76,而栅藻对微囊藻的抑制参数 β
分别为 0.43、0.51和 0.25,在所有温度下微囊藻对
栅藻的抑制参数都要大于对应的栅藻对微囊藻的抑
制参数 。因此本实验的结果与上述报道基本相符 ,
产生这一结果的原因一方面可能是由于铜绿微囊藻
细胞较小 ,相对于栅藻具有更大的比表面积 ,能更多
的吸收营养和接受光照 ,获取生长所需条件 ,因而在
竞争中占优势 [ 3] ;另一方面 ,更主要的原因应该是
微囊藻分泌毒素而对栅藻产生他感作用 ,他感作用
在水生植物种间竞争中普遍存在 [ 23— 25] ,微囊藻能分
泌微囊藻毒素而使其在生物竞争中抑制对方生长 。
许秋瑾等报道微囊藻毒素对栅藻的生长存在显著的
抑制作用 ,而且微囊藻在与栅藻混合培养时比纯培
养时能产生更多的毒素[ 7] 。
另外 ,由于微囊藻毒素为内毒素 ,生理性分泌很
少 ,只有在藻类死亡分解后才大量释放出来 ,所以理
论上微囊藻毒素浓度的变化趋势相对于藻类生长情
况应有滞后效应 [ 26, 27] 。我们在实验中也发现一个
现象:即微囊藻细胞生长快速时 ,单个细胞内微囊藻
毒素积累慢 ,微囊藻细胞生长缓慢时 ,单个细胞内微
囊藻毒素积累变快(本课题组未发表的数据)。隋
海霞等也得到了类似的结论[ 28] 。这或许可以解释
为什么在 22℃混合培养中 ,虽然栅藻为优势种且微
囊藻的生长缓慢 , 但微囊藻对栅藻的抑制参数
α(1.68)反而是三个温度组中最高的 。因此 ,这一
结果的产生可能是由于在混合培养体系中 ,当微囊
藻在较低温度(22℃)下对资源竞争处于劣势而生
长缓慢时 ,主要是通过分泌毒素来抑制对方 ,而在最
适温度 26℃、30℃下微囊藻为优势种时 ,微囊藻主
要是通过对资源的竞争来抑制对方。
4　结　论
温度对铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长和种间竞
争均有显著影响 ,微囊藻在 22℃、26℃和 30℃时纯
培养下的最大生物量及平均特定增长率分别为
444、1180和 998(×104 cels/mL)及 0.33、0.38和
0.37/d,混合培养下的最大生物及平均特定增长率
分别为 270、778和 647(×104 cels/mL)及 0.34、
0.43和 0.46/d;栅藻在 22℃、26℃和 30℃时纯培养
下的最大生物量及平均特定增长率分别为 830、984
和 464(×104 cels/mL)及 0.36、0.34和 0.32/d;混
合培养下的最大生物及平均特定增长率分别为:
538、554和 387(×104 cels/mL)及 0.43、0.40和
0.39 /d。各温度下两种藻类的生长都可以用 Logis-
tic方程拟合 。
在温度 22℃、26℃和 30℃下 ,微囊藻对栅藻的
抑制参数 α分别为 1.68、0.65和 0.76,而栅藻对微
囊藻的抑制参数 β分别为 0.43、0.51和 0.25,三个
温度下 α均大于 β,产生这一结果的原因可能是由
于微囊藻与栅藻在竞争过程中不仅表现为资源竞
争 ,同时还存在着明显的他感作用 ,且可推测微囊藻
对栅藻的他感作用大于栅藻对微囊藻的 ,在 22℃时
为最大。
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5期 郑忠明等:铜绿微囊藻和四尾栅藻在不同温度下的生长特性及竞争参数计算 727　
GROWTHCHARACTERISTICSANDCOMPETITIVEPARAMETERSOFMICROCYSTIS
AERUGINOSAANDSCENDESMUSQUADRICAUDAATDIFFERENTTEMPERATURES
ZHENGZhong-Ming1 , 2 , BAIPei-Feng1 , LUKai-Hong1, 2 , JINChun-Hua1 andZHANGLiang1
(1.KeyLaboratoryofAppliedMarineBiotechnology, MinistryofEducation, NingboUniversity.Ningbo　315211;
2.KeyLaboratoryofMariculture, MinistryofEducation, OceanUniversityofChina, Qingdao　266003)
Abstract:Uni-cultureandco-cultureexperimentsofMicrocystisaeruginosaandScenedesmusquadricaudawerecariedour
attemperaturesof22℃, 26℃ and30℃ undercontroledlaboratoryconditionstoexploretheefectoftemperatureon
growthandcompetitionofthesetwoalgalspecies.GrowthandcompetitioncharacteristicsofM.aeruginosaand
S.quadricaudawereinvestigatedbycalculatingtheirlogisticequationandcompetitionparameterswithLotka-Volteramod-
el.Theresultsshowedthattheefectsoftemperatureongrowthandcompetitionoftwoalgaeweresignificant;themaximum
biomassandaveragespecificgrowthratesofM.aeruginosaat22℃, 26℃ and30℃ inuni-cultureswere444, 1180, 998
(×104 cels/mL)and0.33, 0.38, 0.37, respectively, themaximumbiomassofM.aeruginosaat26℃ washigherthanthat
at30℃ significantly(p<0.05), andthemaximumofbiomassofM.aeruginosaat30℃ wassignificantlyhigherthanthat
at22℃(p<0.05), whichindicatingthatM.aeruginosagrewbeterathighertemperaturesthanatlowertemperatures
withinthetemperaturerangetested.ThemaximumbiomassandaveragespecificgrowthratesofM.aeruginosaat22, 26 and
30℃ inco-culturewere270, 778, 647(×104 cels/mL)and0.34, 0.43, 0.46, respectively.Eachmaximumbiomassof
M.aeruginosaat22℃, 26℃ or30℃ inco-culturewassignificantlylowerthanthatatcorespondingtemperaturesinuni-
culture(p<0.05), suggestingthatthegrowthofM.aeruginosawasinhibitedbyS.quadricaudainco-culture.Themaxi-
mumbiomassofS.quadricaudaat22℃ and26℃ were830 and984 (×104 cels/mL), whichweresignificantlyhigher
thanthatat30℃ (464×104 cels/mL)(p<0.05);theaveragespecificgrowthratesofS.quadricaudaat22℃, 26℃ and
30℃ inuni-cultureswere0.36, 0.34, 0.32, respectively;inco-culutureconditions, weobtainedthelowestmaximumbio-
mass(387×104 cels/mL)ofS.quadricaudaat30℃ whichwassignificantlylowerthanthoseat22℃ and26℃ (p<
0.05);theaveragespecificgrowthratesofS.quadricaudaat22℃, 26℃ and30℃ inco-cultureswere0.43, 0.40 and
0.39, respectively.Similarly, eachmaximumbiomasofS.quadricaudaat22℃, 26℃ or30℃ inco-culturewassignifi-
cantlylowerthanthatatcorrespondingtemperaturesinuni-culture(p<0.05), whichsuggestingthatthegrowthof
S.quadricaudawasinhibitedbyM.aeruginosainco-culture.TheseresultssuggestedthatS.quadricaudagrewbeterat
lowertemperaturesandthegrowthofS.quadricaudainco-cultureswasinfluencedgreatlybyM.aeruginosa.Thegrowth
curvesoftwoalgaefitedweltotheLogisticmodel.Theinhibitionparameters(α)ofM.aeruginosaagainstS.quadricauda
were1.68(22℃), 0.65(26℃)and0.76(30℃), respectively, whereas, theinhibitionparameters(β)were0.43, 0.51
and0.25, respectively.Eachαwaslargerthancorespondingβ atthreetemperatures, implyingtwoalgalspeciesnotonly
competedforresourcesbutalsoalelopathyoccuredinthecompetition, andalelopathyofM.aeruginosaagainst
S.quadricaudawasgreaterthanthatofS.quadricaudaagainstM.aeruginosa.
Keywords:Microcystisaeruginosa;Scendesmusquadricauda;Temperature;Interspecificcompetition;Lotka-Volterramodel;
Competitionparameter
第 32卷 第 5期 水 生 生 物 学 报 Vol.3 2, No.5
2 0 0 8年 9月 ACTAHYDROBIOLOGICASINICA Sep., 2 0 0 8　
Receiveddate:2007-11-05;Accepteddate:2008-06-12
Foundationitem:ChinaPostdoctoralScienceFoundation(20070410298), StateKeyLaboratoryofFreshwaterEcologyandBiotechnology
(2007FB09), andNationalNaturalScienceFoundationofChina(30740009and30540084)
Briefintroductionofauthor:SuJian-Guo(1972—), male, borninShaanxi, Ph.D, majorinimmunologyofhydrobiology.E-mail:su.jianguo@
gmail.com
Correspondingauthor:ZhuZuo-Yan, E-mail:zyzhu@ihb.ac.cn
DOI号:10.3724 /SP.J.0000.2008.50728
UP-REGULATINGEXPRESSIONSOFTOLL-LIKERECEPTOR3
ANDMXGENESINGILLSBYGRASSCARPREOVIRUS
INRAREMINNOW, GOBIOCYPRISRARUS
SUJian-Guo1, 2 , ZHUZuo-Yan1 andWANGYa-Ping1
(1.InstituteofHydrobiology, ChineseAcademyofSciences, Wuhan430072;2.ColegeofAnimalSciencesandTechnology,
NorthwestA＆FUniversity, Yangling712100)
Abstract:Exposuretotheexternalaqueousenvironmentenhancesthesusceptibilitytoinfectiousdiseasesinfishgills.To
understandthemechanismoflocalinnateimmunityagainstinfectiousgrasscarpreovirus(GCRV)inthegills, weidenti-
fiedthepartialcDNAsequenceofMx, anantiviralefectormolecule, inrareminnowGobiocyprisrarus.Real-timequantita-
tiveRT-PCR(qRT-PCR)wasemployedtoquantitatemRNAlevelsofapaternrecognitionreceptor, Toll-likereceptor3
(TLR3), andtypeIinterferonsindicatormoleculeMx.TheartificialinfectionexperimentsrevealedthatTLR3andMxmR-
NAexpressionsweresimultaneouslysignificantup-regulationat12hpostinjection(p<0.05), thetranscriptionlevelof
TLR3recoveredat48hpostinjection(p>0.05), andtheMxmRNAexpressionkeptathightranscriptionleveltilmori-
bund(p<0.05).Theseresultshighlightedtheimportanceofthegillsasatissuecapableofmountingalocalimmunere-
sponse, andtheinterferonpathwaywasactivatedtoGCRVinfection.
Keywords:GCRV;Gils;Gobiocyprisrarus;Mx;TLR3
CLCnumber:Q344+.1　　Documentcode:A　　ArticleID:1000-3207(2008)05-0728-07
　　Grasscarphemorrhagicdiseasecausescatastroph-
iclossesingrasscarpcultureinChina, andthedoub-
le-strandedRNA(dsRNA)virusgrasscarpreovirus
(GCRV)hasbeenidentifiedastheetiologicalagent.
GCRVmainlyinfectsfingerlingsandyearlingsofthe
grasscarpCtenopharyngodonidelusandoftheblack
carpMylopharyngodonpiceus[ 1] .Thesmal-sizedrare
minnowGobiocyprisrarusisalsosusceptibletoexperi-
mentalinfection[ 2] .Weinvestigatedtheimmunede-
fensemechanismofthehosttoGCRVusingtherare
minnowasamodel.
MammalianTol-likereceptors(TLRs)recognize
componentsofinvadingmicrobesandtriggerthefirst
lineofinnateimmuneresponsethatismediatedby
transcriptionalinductionofalargenumberofgenes.
Tol-likereceptor3 (TLR3)isthoughttobeasignature
moleculeofcelularresponsetoviralinfection[ 3] , be-
causeitrespondstodsRNA, acommonbyproductof
viralreplication[ 4] , whichmayoriginatefromsingle
strandedRNA(ssRNA)ordsRNAviruses[ 5, 6] .Viral
dsRNA inducesdendriticcel maturation through
TLR3[ 5] .TherecognitionofTLR3inducestheproduc-
tionofpro-inflammatorycytokines, typeIinterferons
(interferonαandβ)whicharekeymoleculesforanti-
viralresponse[ 7— 9] , andthatencodeintracelularviral
stress-inducibleproteins[ 4] .
Oneofthemostimportantmechanismsofantiviral
defenceistheproductionofinterferons(IFN).TypeI
IFN, producesanantiviralstateinthesurounding
cels, mediatedbytheproductionofIFN-inducedpro-