应用流式细胞计研究超微型浮游植物在中国东、黄海典型水域的分布.doc

应用流式细胞计研究超微型浮游植物在中国东、黄海典型水域的分布【摘要】：本文主要内容为流式细胞计在中国东、黄海对超微型浮游植物的检测结果报导，所做工作包括：2000年秋季及2001年春季的两个航次、2001年夏季(7月)在长江口区的定点长时观测，此外，还在春季航次E2站进行了现场营养盐加富培养实验。在第一章中重点介绍了超微型浮游植物的主要类型、特点，和流式细胞计检测超微型浮游植物的原理与方法，本文所采用的主要研究方法如采样、测试及数据分析等均在这一章中给出，以便对在东、黄海的工作结果有清楚的理解。第二章为在东、黄海所做工作的主要成果阐述，主要分析了由流式细胞计获得的超微型浮游植物细胞密度、单细胞荧光在各站位的分布特征，结果如下：聚球藻(Synechococcussp)、微微型真核浮游植物广泛分布于中国东、黄海海域，原绿球藻(Prochlorococcus)在近岸鲜有分布。秋季及春季航次结果表明两季节超微型浮游植物群落结构有很大不同，秋季各站位聚球藻密度明显高于春季，秋季在黄海E2站的上混合层、东海E6站表层均检测到密度高值，最高分别达25.73104cellsml、15.92104cellsml，而在春季时聚球藻密度较大值是在东海E6、P2站，但在表层仅为2.46104和2.01104cellsml，其余站位平均值均在1.00104cellsml以下。微微型真核浮游植物密度在两季节也有很大变化，秋季在黄海的密度以E1站最大，为0.31104cellsml，在东海，由E4站向外密度逐渐增大，至P2为0.46104cellsml，春季微微型浮游植物密度高值出现在E1、E5，平均为1.30104和0.58104cellsml，E1站相比秋季增加了一个数量级，E2站微微型浮游植物密度虽不是最高，但相比秋季也增加了一个数量级，而在东海外海站位E6、P2，其密度相比秋季时降低了一个数量级，总体来说在表层其密度分布趋势与秋季恰好相反。原绿球藻并不是分布于所有站位，两航次在黄海的E1、E2、E3站位均未检测到原绿球藻，秋季在东海的P3、E7、E6、P2四站位检测到了其存在，且密度由里向外逐渐增大，最后在P2站表层密度超过了聚球藻。在春季，仅在P2、P1站的混合层检测到，位置相比秋季外移，可能与长江冲淡水在此季节逐渐强盛有关，原绿球藻较少分布于低盐度水体。从密度垂向分布来看，聚球藻、微微型真核浮游植物、微型真核浮游植物在各站位具有相似的密度深度剖面结构。秋季各类型在近岸站位如E1、E3等站具有均匀的分布结构，这与此时站位水体混合均匀有关，在外海站位，各型大量分布于上混合层，在温度跃层以下的华东师范大学博士毕业论文密度相比上混合层要小得多。春季三型在外海站位的垂向分布同秋季，但在近岸站位不再为均匀的分布结构。通过对流式细胞计测量的细胞荧光结果来看，在秋季的P3、E7整个混合层、E6站40米层，春季的P2站均发现有两群不同色素含量的聚球藻(High一PE和Low一PE)共存现象，极有可能分别属于不同品系，春季共存站位位置比秋季时更靠外，表明在秋季P3、E7等站位的共存是季节性现象，可能与此季节黑潮次表层水沿陆架坡涌升入侵到中陆架有关，水团的运动及混合使从外海迁移而来的High一PE与近岸的Low一PE得以共存，在春季，由于长江冲淡水的日渐强盛，在中陆架区的共存区域有所外移。本文还尝试把流式细胞计分析的数据与叶绿素a分级数据结合，粗略估计微微型浮游植物各类型的叶绿素a贡献，对秋季结果分析表明，在秋季聚球藻是piCO一叶绿素a的主要贡献者，在E2、E7、E6站甚至是总叶绿素a的主要贡献者，分别达到69%、56%、56%，不过本法还存在许多缺陷，有待于进一步探讨。在长江口进行的定点长时观测结果表明，聚球藻、微微型真核浮游植物在三采样层次的分布特点不同，聚球藻一般为表层5米层底层，微微型真核浮游植物为表层5米层底层。聚球藻密度在大潮期间有最大值，而微微型真核浮游植物密度高值则是在大潮前及大潮过后。对各型密度数据与温度、盐度、浊度相关分析结果表明，潮汐动力是影响近岸区超微型浮游植物群落结构的重要因素，盐度是控制聚球藻、微微型浮游植物在该区分布的关键因子，聚球藻密度与盐度显著正相关(P0.05)，微微型真核浮游植物与盐度显著负相关(p0.05)。虽然没有观测到与浊度的显著相关关系，但由浊度造成的光限制作用是不容忽视的。在第三章，根据流式细胞计对在春季航次E2站现场营养盐加富培养结果，初步探讨了营养盐加富对超微型浮游植物群落结构的影响，结果表明，加氮对于聚球藻种群增长没有明显的促进作用，加氮、加磷对微微型真核浮游植物种群增长均有促进作用，但加氮的促进作用更为显著，加氮对于微型浮游植物有显著的促进作用。最后一章对于本文工作的成果、尚存在的不足之处及将来应开展的工作进行了总结性陈述。【关键词】：流式细胞计中国东、黄海超微型浮游植物微微型浮游植物分布聚球藻微微型真核浮游植物原绿球藻荧光【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2002【分类号】：Q948【目录】：目录3-8前言8-9中文摘要9-11ABSTRACT11-14图目录14-17表目录17-18第一章流式细胞计与超微型浮游生物18-61第一节超微型浮游生物(Ultraplankton)18-221浮游生物检测技术的发展18-192超微型浮游植物19-22第二节流式细胞计测试浮游植物的基本原理与方法22-391流式细胞计的工作原理22-251.1流式细胞计的光学传感器系统23-241.2流式细胞计的液流工作系统与检测区241.3计算机系统24-252对检测浮游植物样品的要求253流式细胞计测量参数对浮游植物的意义25-303.1散射光(lightscattering)25-263.2荧光26-303.2.1自发荧光(auto-fluorescence)27-293.2.2外源荧光(exogeneousfluorescence)29-304流式细胞计利用自发荧光检测超微型浮游植物方法(protocol)30-334.1材料(meterials)314.2方法31-334.2.1初始参数设置314.2.2流速测定31-324.2.3样品准备32-334.2.4程序335流式细胞计数据文件分析与处理33-395.1数据文件的分析34-375.1.1数据文件的编排规则345.1.2分析文件的建立(set-up)34-355.1.3类群定义35-365.1.4数据的批量分析及结果的输出36-375.2各参数数据的进一步处理37-385.3流式细胞计参数数据价值的外延385.3.1叶绿素荧光值与浮游植物生物量385.3.2前向散射光与病毒、细菌生物量385.4结语38-39第三节样品固定与贮存方法39-491固定剂选择基本原则及初步遴选39-402样品贮存方式403固定剂浓度40-414实验材料与方法41-425结果42-475.1固定及液氮保存对聚球藻密度的影响42-435.2对细胞前向散射光的影响43-445.3对荧光性质的影响44-475.3.1对藻红素荧光的影响44-455.3.2对叶绿素荧光的影响45-476讨论与结论47-49第四节流式细胞计在海洋科学应用领域49-521应用领域49-511.1超微型浮游生物生态学研究491.2生物多样性49-501.3环境监测501.4生理学(Physiology)50-511.5微生态系统模拟512流式细胞计用于浮游植物检测的局限性及展望51-52第一章小结52-53参考文献53-61第二章中国东、黄海超微型浮游植物分布及荧光特性61-113第一节中国超微型浮游植物研究工作概述61-631研究历史612我们在东、黄海的工作61-63第二节本研究拟解决的关键问题及春、秋东、黄海两航次、长江口定点长时观测研究站位设置63-681本研究拟解决的关键问题632东、黄海概况633站位63-643.1春、秋两个航次站位设置63-643.2长江口定点长时观测站位644采样及处理64-654.1流式细胞计样品采集及处理654.2叶绿素样品采集及处理654.3温盐数据655东、黄海调查站位温、盐分布特征65-68第三节秋季东、黄海超微型浮游植物分布特征及其荧光特性68-861各站位超微型浮游植物类型及检测情况682东、黄海超微型浮游植物密度68-742.1黄海E1、E3、E2站68-692.2东海区断面69-732.2.1E4站69-712.2.2P3、E6、P2三个大面站71-722.2.3E7站72-732.3东海各站位聚球藻和原绿球藻密度对比73-743单细胞荧光74-754高色素含量聚球藻(High-PE)和低色素含量聚球藻(Low-PE)75-785微微型浮游植物各类型叶绿素a浓度:由流式细胞计荧光参数数据及分级叶绿素a数据估算78-816讨论81-86第四节春季东、黄海超微型浮游植物分布及其荧光特性86-981本航次所检测到的超微型浮游植物类型862超微型浮游植物密度深度剖面及种群动态86-932.1近岸站位86-902.1.1E1站86-872.1.2E5站87-882.1.3E4站88-902.2外海站位90-922.2.1E290-912.2.2E691-922.2.3P2和P1站922.3长江口附近赤潮优势种检测92-933单细胞荧光93-954讨论95-984.1春季航次超微型浮游植物密度分布相比秋季航次的变化95-964.2两季节E4站聚球藻、微微型真核浮游植物密度与温度、盐度的关系964.3PN断面聚球藻与微微型真核浮游植物密度比值分布与物理环境因子的关系96-974.4色素含量不同的聚球藻和原绿球藻97-98第五节春季长江口超微型浮游植物的定点长时间观测98-1061水位随时间的变化982温、盐、浊度随时间的变化98-1013超微型浮游植物密度随时间的变化101-1024荧光剖面结构1025讨论102-106第二章小结106-108参考文献108-113第三章现场营养盐加富培养对超微型浮游植物群落的影响113-1241实验方法114-1151.1实验材料1141.2营养盐添加水平1141.3对培养海水的处理1141.4培养及采样1141.5弱光下培养114-1152培养样品主要超微型浮游植物类型1153各超微型浮游植物类型密度对于营养盐添加的反应115-1193.1聚球藻(syne)