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南黄海筏架区定生浒苔生长繁殖及连续多世代倍性比例的初步研究

2020-12-08阅读(755)

南黄海筏架区定生浒苔生长繁殖及连续多世代倍性比例的初步研究

论文摘要

浒苔(Ulva prolifera)属于绿藻纲、石药科,是一种广泛分布于世界各大洋的广温广盐类大型绿藻,其生态型分为漂浮和定生两种。近年来黄海绿潮暴发时其优势种浒苔就以漂浮状态在特定的条件下,生长迅速、繁殖方式多样,造成了巨大的海洋环境灾害。一般认为绿潮浒苔具有同型的孢子体世代和配子体世代交替的生活史类型,生殖繁育方式主要有四种:有性、无性、单性生殖与营养繁殖。与漂浮浒苔短暂的暴发期不同,南黄海的定生浒苔常年生活在沿海潮间带的礁石、苏北浅滩紫菜筏架区,与盘苔(Blidingia minima)共同构成了绿藻群落优势种。由于分子鉴定和遥感监测技术的普及,许多专家推测绿潮暴发期的漂浮浒苔来源于南黄海浅滩筏架区的定生浒苔。因此,为了更好的了解该物种在不同地理位置及生长状态下其生物学方面是否具有差异,对定生浒苔的生长发育及生活史的研究就显得尤为重要。本研究以定生浒苔为材料,通过实验室长期的培养,观察得到与漂浮浒苔相同的4种主要的生殖繁育方式,并配图描述每种方式所经历的过程。用流式细胞术测定浒苔不同阶段释放的生殖细胞的DNA含量,验证了浒苔世代交替生活史中由孢子体到配子体(二倍到单倍)和配子体到孢子体(单倍到二倍)关键的两个阶段的微观变化确实发生。在大量浒苔单株的培养过程中,我们发现野外的定生浒苔常会出现同一株释放两种及以上类型生殖细胞的现象,为此我们经纯化培育得到定生绿藻常见种浒苔及曲浒苔(Ulva.flexuosa)的单性生殖生活史品系,通过ITS及18S rDNA序列的扩增测序发现各代均可以稳定遗传,且生长发育能力雄配子体弱于雌配子体并随代数的增加而减弱。通过将观察到的各个生活史阶段的定生浒苔及曲浒苔个体在实验室条件下分离获得浒苔及曲浒苔纯化的孢子体和配子体,研究发现同一物种不同类型的生殖细胞囊面积存在差异:配子囊面积略大于同一品系的孢子囊。生殖细胞大小也存在差异:同品系的孢子>雌配子>雄配子,且曲浒苔不同类型生殖细胞的形态界限不太明显,大小差异比浒苔要小,而浒苔的孢子、雌配子和雄配子因为大小的差异更容易被区分。研究结果可用于区分孢子体和配子体世代。本实验还对浒苔生殖细胞在不同材料附着基上的附着、萌发及生长的差异进行了探究,发现孢子的附着率以紫菜筏架相关材料最高,其次是渔船相关材料,而其他材料中棉布的附着率则非常低。另外,具有较高附着率的材料其上萌发的浒苔幼苗生物量却未必高。本实验中,从不同材料单位面积萌发幼苗的生物量来看:木浆>滤纸>化纤>棉布、橡胶和尼龙绳>塑料。作为绿潮的主要来源,漂浮及定生石莼的自然种群均具有同型世代的交替:即孢子体和配子体循环的生活史。基于形态学分类方法及核糖体RNA基因中18S rDNA序列被广泛用于区分石莼属物种的手段,本研究将从南黄海沿岸的6个紫菜筏架点上采集的时间跨度超过1.5年的样品进行分析,发现定生于筏架上的石莼属种群有盘苔、浒苔、曲浒苔、肠浒苔(Ulva intestinalis)及扁浒苔(Ulva compressa),其中常年定生的以浒苔和曲浒苔为主。本研究还使用传统的观察生殖细胞方法和流式细胞术方法获得了定生曲浒苔和浒苔的孢子体和配子体双相及性别比例的连续变化,并评估了它们随时间和季节变化的相位优势。结果表明双相交替优势随季节发生变化:孢子体主要在冬春季占优势,配子体主要在夏秋季占优势。同时,雌雄配子体的性别比例全年均保持在1:1。结果还表明,尽管各筏架相距很近,但不同的采样点在同一时间其孢子体和配子体世代比例也均不相同,显示出定生石莼属绿藻存在着多世代共存及连续生殖的现象。本研究为解释黄海绿潮暴发时江苏海域定生绿藻主要以何种方式进行生殖提供了证据,也为该时期浒苔大规模暴发的起因问题提供了新的思路。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 前言
  • 第一章 文献综述
  •   1 大型绿藻浒苔的分类研究
  •     1.1 浒苔的形态学分类
  •     1.2 浒苔的分子生物学分类
  •   2 浒苔生活史的研究现状
  •     2.1 浒苔生活史及生殖方式的研究
  •     2.2 浒苔生活史循环双相周期变化的研究
  •   3 浒苔暴发导致的常见危害及应对
  •   4 浒苔有效的开发及资源化利用
  •   5 本研究的目的和意义
  •     5.1 研究内容
  •     5.2 研究目的
  •     5.3 研究意义
  • 第二章 定生浒苔的生活史研究
  •   1 实验材料与仪器试剂
  •     1.1 实验材料
  •     1.2 实验仪器
  •     1.3 实验试剂
  •   2 实验方法
  •     2.1 样品的处理及常规培养
  •     2.2 浒苔两阶段不同世代循环交替的培育
  •     2.3 实验观察、图片采集与分析及样品切片
  •     2.4 流式细胞术用以验证浒苔生活史中关键阶段的发生
  •     2.5 浒苔及曲浒苔单性生殖生活史品系的培育
  •       2.5.1 实验材料的选择及处理
  •       2.5.2 实验材料的传代
  •       2.5.3 子代是否处于单倍体时期的验证
  •       2.5.4 曲浒苔单性生殖生活史品系ITS、18S rDNA序列的克隆及分析
  •     2.5.4.1 曲浒苔基因组DNA的提取及PCR的扩增
  •     2.5.4.2 目的条带的检测与片段回收
  •     2.5.4.3 目的片段的连接与转化
  •     2.5.4.4 阳性克隆的检测
  •     2.5.4.5 基因测序与数据处理
  •   3 结果与分析
  •     3.1 定生浒苔的形态特征
  •     3.2 浒苔不同类型的繁殖过程
  •       3.2.1 有性生殖
  •       3.2.2 无性生殖
  •       3.2.3 单性生殖
  •       3.2.4 营养繁殖
  •     3.3 浒苔生活史中关键阶段发生的验证
  •     3.4 浒苔与曲浒苔两鞭毛雌雄配子单性生殖品系的研究
  •       3.4.1 单倍体循环的验证
  •       3.4.2 浒苔单性生殖雌雄配子体的生长发育能力的差异
  •       3.4.3 序列分析结果
  •   4 讨论
  • 第三章 两种定生浒苔种生殖细胞的放散、附着及发育研究
  •   1 实验材料与仪器试剂
  •     1.1 实验材料
  •     1.2 实验仪器及试剂
  •   2 实验方法
  •     2.1 孢子和配子的收集、鉴定与大小测定
  •     2.2 浒苔孢子对不同材料的附着研究
  •     2.3 同品系单一世代孢子和配子囊面积大小的测定
  •     2.4 发白藻体再生现象
  •     2.5 统计学分析
  •   3 结果与分析
  •     3.1 孢子和配子的大小差异
  •     3.2 不同材料附着基对浒苔孢子附着的影响
  •     3.3 孢子和配子囊面积的差异
  •     3.4 发白藻体再生萌发速率和生理活性的差异
  •   4 讨论
  • 第四章 南黄海筏架区定生绿藻的物种更替及世代交替的年际变化
  •   1 实验材料与仪器试剂
  •     1.1 实验材料
  •     1.2 实验仪器及试剂
  •   2 实验方法
  •     2.1 样品的预处理
  •     2.2 样品的分类及鉴定
  •     2.3 藻体生殖细胞的放散及数据统计
  •     2.4 流式细胞术用以鉴定藻体所处的世代类型
  •     2.5 统计学分析
  •   3 结果与分析
  •     3.1 样品的形态学及分子鉴定
  •       3.1.1 样品的形态学鉴定
  •       3.1.2 样品的分子鉴定
  •     3.2 筏架区定生绿藻世代交替的年际变化
  •     3.3 流式细胞术用以鉴定藻体所处的世代类型
  •       3.3.1 原生质体的获得和荧光染色
  •       3.3.2 流式细胞术用来鉴别不同时期的藻体
  •   4 讨论
  • 参考文献
  • 结论和创新点
  • 附件
  • 攻读学位期间公开发表的论文
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 杜宇

    导师: 沈颂东

    关键词: 浒苔,生活史,世代交替,生殖细胞,分子鉴定,相位优势,流式细胞术

    来源: 苏州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 苏州大学

    基金: 国家重点研发计划“海洋环境安全保障”重点专项“浒苔绿潮形成机理与综合防控技术研究及应用(2016YFC1402100)”项目,“浒苔关键生物学特征与绿潮形成的生态学机理(2016YFC1402102)”课题

    分类号: Q945

    DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.000215

    总页数: 99

    文件大小: 9440K

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