全 文 ：萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻 、斜生栅藻
和小球藻群体形成及生长的影响＊
杨　州1 , 2 , 3 　孔繁翔1＊＊　史小丽1 　杨家新3
(1 中国科学院南京地理与湖泊研究所 , 南京 210008;2中国科学院研究生院 ,北京 100039;3 南京师范大学
生命科学学院 江苏省生物资源技术重点实验室 , 南京 210097)
【摘要】　为探索浮游动物和藻类之间可能存在的信息传递 ,研究了萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻 、
斜生栅藻和小球藻的生长及群体形成的影响.把萼花臂尾轮虫按 1 000 个·L-1的初始密度置于小球藻中
培养 24 h 后 , 用孔径 0.15 μm 的微孔滤膜抽滤 ,得到轮虫培养滤液 , 此滤液中含有轮虫在生活过程中释放
的一些信息化学物质.将轮虫培养滤液以 20%的比例分别加入纯培养的铜绿微囊藻 、斜生栅藻和小球藻
中 , 进行为期 7 d 的试验.结果表明 ,萼花臂尾轮虫培养滤液能显著地促进斜生栅藻的群体形成 , 而对铜绿
微囊藻和小球藻在群体形成方面没有显著作用.另外 , 该滤液能显著提高小球藻种群的增长 , 对铜绿微囊
藻和斜生栅藻的生长无明显影响.3种藻类对萼花臂尾轮虫的潜在牧食采取了不同的生态策略:斜生栅藻
形成群体 , 增大摄食阻力 ,从而降低被摄食的风险;小球藻通过提高增长率来抵消被取食的损失;铜绿微囊
藻是通过其它方式来降低被牧食(例如毒素).这些方式分别是这些藻类维持种群规模的反牧食防御策略
之一.
关键词　萼花臂尾轮虫　培养滤液　群体形成　生长　铜绿微囊藻　斜生栅藻　小球藻
文章编号　1001-9332(2005)06-1138-04　中图分类号　Q178.1　文献标识码　A
Effects of Brachionus calycif lorus culture media filtrate on Microcystis aeruginosa , Scenedesmus obliquus and
Chlorella vulgaris colony formation and growth.YANG Zhou1 , 2 , 3 , KONG Fanxiang1 , SHI Xiaoli1 , YANG Jiax-
in3(1 Nanjing Institute of Geography and Limnology , Chinese Academy of Sciences , Nanjing 210008 , China;
2Graduate School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039 , China;3Jiangsu Key Laboratory for Biore-
source Technology , School of Biological Sciences , Nanjing Normal University , Nanjing 210097 , China).-
Chin .J.Appl.Ecol ., 2005 , 16(6):1138～ 1141.
To examine the possible info rmation transfer by chemicals between zooplankton and algae , this paper studied the
effects of Brachionus calyciflorus culture media filtrate on the colony fo rmation and grow th o f Microcystis
aeruginosa , Scenedesmus obliquus and Chlorella vulgaris.The results showed that the test filtrate could signifi-
cantly promote the colony formation and population grow th of S .obliquus , w hile no significant effect w as ob-
served on M.aeruginosa and C.vulgaris.The induced colony formation of S .obliquus increased its resistance
to grazing , and thus , reduced the risk of its being g razed , which could be view ed as a kind of inducing defense.
The accelerated g rowth of C.vulgaris and the toxin production of M .aeruginosa could also be interpreted as a
defense mechanism against g razing.It maybe concluded that M.aeruginosa , S .obliquus and C.vulgaris could
adopt different ecological strategies to resist the potential g razing by ro tifer B.calyciflorus , and thus , to keep
their population on a cer tain scale.
Key words　Brachionus calyci florus , Culture media filtrate , Colony fo rmation , Growth , Microcystis aerugi-
nosa , Scenedesmus obliquus , Chlorella vulgaris.
＊国家自然科学基金项目(30400062)、江苏省自然科学基金项目
(BK2004165)、国家重点基础研究发展计划项目(2002CB412305)、中
国科学院知识创新工程项目(KZCX2-311)、中国科学院“百人计划”
项目和中国科学院南京地理与湖泊研究所所长基金资助项目.
＊＊通讯联系人.
2004-07-13收稿 , 2004-12-01接受.
1　引　　言
浮游动物是对浮游植物自上而下进行牧食控制
的主要因素 ,对浮游植物种类 、数量的变动有着重要
的影响[ 11 , 23] .浮游动物与浮游植物之间的交互作用
也有大量研究[ 3 , 4 , 9] ,其中两者之间通过释放的化学
物质进行信息传递也已引起很多研究者的关
注[ 6 ,16～ 18 , 24 ～ 32] .例如 ,栅藻(Scenedesmus)在浮游动
物存在或添加浮游动物培养滤液时会由纯培养中单
细胞占优势转变为多细胞群体占优势 ,从而增大浮
游动物摄食阻力 ,降低摄食速率.研究者认为 ,这是
由于浮游动物释放了诱发栅藻形成群体的信息化学
物质(infochemical),是栅藻对变化的牧食压力的一
种诱发性防御反应 ,是其维持种群规模的生态对策
之一[ 16～ 18 , 27 ,28] .而另外一些藻类 ,例如太湖水华爆
应 用 生 态 学 报　2005 年 6 月　第 16 卷　第 6 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Jun.2005 , 16(6)∶1138 ～ 1141
DOI :10.13287/j.1001-9332.2005.0113
发时的优势种群铜绿微囊藻[ 21] ,在实验室纯培养条
件下 ,通常以单细胞形态存在 ,难以形成野外水华的
群体特征 ,这很可能是由于实验室纯培养条件下缺
乏自然界普遍存在的种间相互作用.我们把太湖浮
游动物高峰期的湖水滤液添加至纯培养的铜绿微囊
藻中 ,48 h 后出现了几十到数百个细胞形成的群
体 ,说明在自然湖水中 ,尤其是某些浮游动物确实可
能对铜绿微囊藻群体形成也有一定的诱发作用.为
了验证浮游动物对其诱发效果以及浮游动物与藻类
之间的信息传递 ,本实验选择萼花臂尾轮虫(Bra-
chionus calycif lorus),研究其培养滤液对铜绿微囊
藻(Microcystis aeruginosa)、斜生栅藻(Scenedesmus
obliquus)和小球藻(Chlorel la vulgaris)的生长及群
体形成的影响.
2　材料与方法
2.1　藻种来源及其培养条件
试验用铜绿微囊藻 、斜生栅藻和小球藻藻种由南京大学
环境学院提供.全部采用 BG-11 培养基培养 , 培养温度 25
℃,光照强度约 1 500 lux , 光周期 L∶D = 12 h∶12 h.
2.2　萼花臂尾轮虫来源及其培养条件
试验用萼花臂尾轮虫由南京师范大学生命科学学院提
供.投喂小球藻培养 , 培养温度 25 ℃,光照强度约 1 500 lux ,
光周期 L∶D = 12 h∶12 h.
2.3　轮虫培养滤液的制备
轮虫按照 1 000 个·L-1初始密度 , 在 25 ℃、光周期 L∶D
=12 h∶12 h 条件下 , 投喂小球藻培养 24 h.24 h 后 , 使用
300 目网布过滤 , 去除轮虫 , 然后把轮虫培养液用孔径 0.15
μm 的微孔滤膜抽滤 ,得到的即为轮虫培养滤液.
2.4　试验设计
取铜绿微囊藻 、斜生栅藻和小球藻各 80 ml置于 250 ml
锥形瓶中 , 试验处理组添加 20 ml萼花臂尾轮虫培养滤液 ,
对照组添加 20 ml BG-11 培养基.试验组和对照组藻密度在
试验起始时无显著差异(P>0.05).每组设 3 个重复 , 置于
LRH-400-G 光照培养箱中 ,试验条件同上.上述操作过程均
在无菌状态下进行.
2.5　采用指标及数据处理
试验自 6 月 9日开始 , 6 月 15 日结束 , 为期 7 d ,期间每
天定时取样 ,显微镜下计数每个样品单位体积(斜生栅藻计
数 0.1 mm3 , 铜绿微囊藻和小球藻计数 0.02 mm3)中总个体
数以及总细胞数 ,从而可以计算出上述藻类每天的密度和平
均每个个体的细胞数量 ,然后对试验处理组和对照组的结果
进行显著性检验.
3　结果与分析
3.1　萼花臂尾轮虫培养滤液对藻类群体形成的影
响
由图 1可以看出 ,试验期间铜绿微囊藻处理组
和对照组平均每个个体细胞数量分别为 1.047 ～
1.136和 1.049 ～ 1.073个 ,处理组和对照组无显著
差异(P>0.05);斜生栅藻处理组和对照组平均每
个个体细胞数量分别为 2.92 ～ 4.79 和 2.7 ～ 2.88
个 ,从试验第 2 d起就差异显著(P <0.05),直至试
验结束;小球藻处理组和对照组平均细胞数量分别
为 1.014 ～ 1.036 和 1.007 ～ 1.029个 ,处理组和对
照组无显著差异(P >0.05).这说明萼花臂尾轮虫
培养滤液能显著地提高斜生栅藻群体形成的比例 ,
但却不能诱发铜绿微囊藻和小球藻形成群体.
图 1　萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻(a)、斜生栅藻(b)和小
球藻(c)群体形成的作用
Fig.1 Effect of Brachionus calyci f lorus cultu re media f ilt rate on colony
format ion of Microcysti s aeruginosa(a), S cenedesm usob liquus(b), and
Chlorella vu lgar is(c).
3.2　萼花臂尾轮虫培养滤液对藻类生长的影响
由图 2可见 ,试验期间铜绿微囊藻处理组和对
照组分别由起始密度 5.53×106 和 5.94×106 个·
ml
-1增加至 10.08×106 和 10.50×106 个·ml-1 ,虽
然期间密度增长有波动且相互交织 ,但试验结束时
两者密度无显著差异(P >0.05);斜生栅藻处理组
和对照组分别由起始密度 2.10×106 和 2.27×106
个·ml-1增加至 3.58×106 和 3.65×106 个·ml-1 ,
试验结束时两组间藻密度也无显著差异(P >
0.05);小球藻处理组和对照组分别由起始密度
11396 期　　　　杨　州等:萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻 、斜生栅藻和小球藻群体形成及生长的影响　　　　　　　　　　　
　图 2　萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻(a)、斜生栅藻(b)和小
球藻(c)生长的影响
Fig.2 Ef fect of Brachionus calycif lorus culture media filt rate on growth
of Microcyst is aeruginosa (a), S cenedesmus obl iquus(b), and Chlorel-
la vulgari s(c).
0.52×106 和 0.54×106 个·ml-1增加至 1.64×106
和 1.20×106个·ml-1 ,试验结束时处理组的藻密度
显著地高于对照组(P <0.05).这说明萼花臂尾轮
虫培养滤液能显著地刺激小球藻生长 ,而对铜绿微
囊藻和斜生栅藻则没有明显的作用.
4　讨　　论
　　在研究浮游动物与藻类两者之间的相互作用
时 ,可供选择的方式主要有直接接触与间接接触.前
者就是把浮游动物和藻类混合于同一试验容器内 ,
两者相互作用的因素较复杂 ,既存在浮游动物对藻
类的直接牧食作用 ,也可能存在藻类毒素对浮游动
物的反作用 ,同时还可能存在两者释放的信息物质
对对方的作用;而后者浮游动物和藻类之间不直接
接触 ,采用浮游动物培养滤液添加到藻类培养液中 ,
用来检查藻类是否会对浮游动物释放到培养液中的
信息物质产生有效反应 ,在研究水生态系统中物种
之间的信息传递时是一种行之有效而且简化的方
法 ,避免了直接接触试验中有限空间条件下浮游动
物对藻类的过度牧食 ,而使得藻类来不及对浮游动
物释放的信息物质作出反应就被摄食.另外 ,在间接
接触试验中 ,也可以采用半透膜 ,把浮游动物和藻类
进行分割 ,只允许 2 个物种释放的小分子物质通过
该膜 ,从而可以验证 2 个物种通过释放的信息物质
而产生的相互作用[ 1] .这些间接接触试验方法 ,国
外在研究水生态系统中物种之间的信息传递时已广
泛应用 ,但国内有关这方面的研究基本处于空白.
关于浮游动物对藻类群体形成诱发的研究 ,多
数文献集中于浮游动物的牧食作用对栅藻群体形成
的诱发效应.人工纯培养的栅藻通常不能形成群体 ,
大多保持单细胞状态[ 26] .在实验室条件下 ,藻类经
过多代培养后 ,失去它们能形成群体这一典型特征 ,
说明在培养基中缺乏某些因子 ,而在野外触发它们
典型特征的因子或许来源于浮游动物[ 25] .M ikheeva
等[ 20]首次报道 ,在植食性浮游动物存在的条件下 ,
栅 藻 可 以 形 成 群 体.Hesson 等[ 5] 向 栅 藻
(Scenedesmus subspicatus)培养基中加入 2%的大型
(Daphnia magna)培养滤液后 ,2 d内种群即以群
体占优势 ,而对照组仍保持单细胞.Lampert 等[ 10]
和 Lǜrling[ 16]用大型 诱发斜生栅藻也证实了这种
现象.Lǜrling 等[ 13] 把培养的栅藻(Scenedesmus a-
cutus)加入盔形透明 (Daphnia galeata)的培养滤
液也诱发出栅藻群体.为什么浮游动物牧食藻类的
过程中会释放一些信息物质诱发藻类形成群体 ,已
成为生态学研究的热点.Hesson 等[ 5]发现 ,当细胞
群体的比例很高时 ,个体大小为 1.75 mm 的枝角类
牧食速率降低 75%,反映出群体形成增加了牧食阻
力.在其它研究中 ,小型枝角类摄食多细胞群体速率
相对于单细胞而言受到抑制[ 12 ,13 , 25] .因此 ,群体形
态能有效地减缓因牧食导致的种群数量下降.这种
浮游动物分泌物诱发的藻类群体形成 ,可以解释为
一种诱发性的防御策略[ 5 , 10] .植食性浮游动物在牧
食藻类过程中释放的利他信息物质 ,诱发藻类形成
群体 ,避免藻类被过度牧食 ,使得栅藻维持一定的种
群规模 ,应该是两者间长期协同进化的结果[ 4 ,22] .
本试验中采用萼花臂尾轮虫培养滤液 ,导致处理组
斜生栅藻的平均每个个体细胞数显著地高于对照
组 ,同 Lǜrling 等[ 13]的试验结果相一致 ,说明萼花臂
尾轮虫释放的信息物质能被斜生栅藻接受并产生形
成群体的防御性反应.但在本试验中 ,铜绿微囊藻处
理组和对照组平均每个个体细胞数量没有显著性差
异 ,说明萼花臂尾轮虫释放的信息物质对铜绿微囊
藻的群体形成无诱发作用.本实验曾采用含有众多
混合浮游动物的湖水滤液 ,诱发铜绿微囊藻形成几
十到数百个细胞构成的群体时 ,萼花臂尾轮虫在其
中几乎不起作用.对于小球藻 ,在复杂的野外环境和
1140　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
实验室纯培养均以单细胞形式存在 ,加入萼花臂尾
轮虫培养滤液后 ,没有诱发出现群体 ,应属于正常现
象.然而 , Borass 等[ 2] 曾报道 , 原生动物鞭毛虫
(Ochromonas val lescia)能导致纯培养的小球藻由单
细胞转变为 8细胞群体处于优势的情况.
很多关于浮游动物培养滤液对栅藻群体形成的
研究 中 , 都发 现对 栅藻的 生长 没有 显著 影
响[ 14 , 15 ,17 , 19] ,本试验得出类似的结果.研究发现 ,处
理组和对照组的铜绿微囊藻的生长也没有显著差
异 ,说明在本试验的指标范围内萼花臂尾轮虫培养
滤液对铜绿微囊藻无任何影响.而对于小球藻 ,处理
组的种群增长显著地高于对照组 ,试验期间这种差
别趋势逐步增大 ,最终出现显著性差异 ,说明小球藻
同样能感受到萼花臂尾轮虫释放的信息物质 ,但是
它作出了与斜生栅藻截然不同的反应 ,未形成群体
而是使藻细胞分裂加速 ,从而使得种群增长更加迅
速.我们认为 ,这或许也是一种反牧食防御策略.小
球藻在感受到牧食者的存在后 ,会刺激藻细胞分裂
加速 ,通过提高增长率来抵消被牧食者取食的种群
损失 ,从而维持种群规模.关于这一点 ,还有待通过
更多的浮游动物诱发试验来检验.
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作者简介　杨　州 , 男 , 1971 年生 , 硕士 , 讲师 , 博士研究生.
主要从事淡水生态学研究 , 发表论文 15 篇 ,其中 SCI论文 5
篇.Tel:025-86882191;E-mail:yang zhouff@vip.sina.com
11416 期　　　　杨　州等:萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻 、斜生栅藻和小球藻群体形成及生长的影响