汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究
DOI 10. 18307/2018.0515
of Lake Sciences©2018 by Journal 汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究*
王
捷
1
,2,石璞、刘琪2,李站、张猛、谢树莲2!
! 1:太原师范学院生物系，太原030032$! 2:山西大学生命科学学院，太原030006)
摘要
！ 2012— 2016年，每年的春、夏、秋季对汾河太原河段进行浮游植物样品采集•通过对样品的形态观察和描述，共
鉴定出5种水华优势种，5月发生的裸藻水华优势种为裸藻属的膝曲裸藻(IFeaFniulE)和血红裸藻s-F+ne). 而7— 9月发生的微囊藻水华优势种为微囊藻属的铜绿微囊藻(MicroySi aeruFnoa)、挪氏微囊藻(7. noacek)和惠氏 微囊藻(7 PsnOrF).分离纯化共得到11株单克隆水华藻，其中铜绿微囊藻8株，挪氏微囊藻2株，血红裸藻1株.运 用（CBA-IES、fd@和9SSU基因序列构建分子系统发育树，进一步确定水华藻的系统分类地位，结果表明（（A-IES是 研究汾河太原河段铜绿微囊藻分类很好的分子标记，而9SSU基因可很好地区分血红裸藻和其他裸藻种.
关键词
：汾河太原段;水华;微囊藻;裸藻;形态分类学;系统发育
Taxonomicof Fenhe
a
nd
molecular phylogenetics of b
loom-forming
a
lgae
fro
mtheTaiyuan
se
ction
R
iver，China
WANG Jie1'2，SHI Ying1，LIU Qi2，L1 Zhen1，ZHANG Meng1 &XIE Shulian2**
(1： Department of Biology，Taiyuan Normal University，Taiyuan 030032，P.R.CJhina)
(2: School of Life Science，Shanxi University，Taiyuan 030006，P.R.China)
Abstract: From2012 to 2016，phytoplankton samples were collected from the Taiyuan section of Fenhe River in the spring，summer and autumn. In this stiady，a total of five dominant species were identified and morphologically described. Water bloomof 1u- glena can be found in May，and the
dominant
species
were E.
geniculata and E.
sanguinea. From
July to
September，the do
species became dierent kinds of Microcystis in diferent sample sites，incliading 7. aeruginosa，7. novacekii and 7. wesenber^gii，respectively. Atotal of eleven strains of bloom-forming algae were successfully isolated. Among them，there were eight 7. aergno-sa strains，two 7. novacekii strains and one Euglena sanguinea strain. To stiady the taonomic statias of bloom-forming algae in theTaiyuan section of Fenhe River，phylogenetic analyses based on cpcBA-IGS，gyr@ and cpSSUgenes were performed fromten isolated strains of Microcystis and
one
E.
sanguinea，resjDectively.
The resialts indicated
that cpcBA-ICrS
may be a good
in stiadying the taonomy of 7. aeruginosa in Fenhe River，and phylogenetic analysis based on cpSSU gene was thought to be effective for undertanding relationships among E. sanguinea and the otlier Euglena species.Keywords： Taiyuan section
of Fenhe
River；
water
bloom；
Microcystis %
Euglena%
diversity； morp^hology； phylogeny
浮
然生
而活
游植着持
物作为水体中的主要初级生产力，在维持水量平
生的（特速巨
态污别成大
系染是团的
统物氮成危
健尤
康其
和是
平未
衡经
中处重水
发理超体
挥的标表
着工，从面
极业而
其废大
重水大
要的作用[1].
，随污
水
经济的快速发展和日益频繁的人类活动，大续
不
断
地极动
排短植
入的物
缓时及
流间人
水内类
体水的
中华正
，造藻常
类生
成大活
营规，并
养模且盐生带水长
、农业废水和 加
速
了
水
体
、磷片害
元地
素漂
）严浮
在
富营养化进程.在稳
态
，影
响
了
水
生
，迅，打破了水体原有的
来了[2].
*
山西省重点研发计划项目（201603D321001，201603D321008)、山西省藻类植物标本资源及大型淡水绿藻培养开发平 台建设项目（2015091004-0102)和山西省高等学校科技创新项目（2013145)联合资助.2017-12-19收稿；2018-0卜收修改稿•王捷（1984~ )，男，讲师;E
-mail:nostoc@126xom.
27
!!
通信作者；E-mail: xiesl@sxu. edu.cn.
王捷等：汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究1333
原核生物蓝藻门（Cyanophyta)种类和真核生物绿藻门（Chlorophyta)、裸藻门（Englenophyta)、硅藻门 (Bacillariophyta)、甲藻门（Dinophyta)、金藻门（Chrysophyta)和隐藻门（Cryptophyta)的一些种类都可在一定
下形成水华.其中，蓝藻水华已成为全球
水体中发
广、危害大的水
胞的
[3'].分类学是
胞
、异形
样性的初始.在藻类分类学中，经典方法主要是通过描
胞和 胞的
学迅猛发展，分 可进一
、大小、细
的大小及相对位置等特征来区分不同藻种.但是,环境或细胞生理生态的变化可能会影响藻现
过
渡
，这些
的出现可能对传统分
广
泛
造成误判[5]..年来，分
.作为分类研究，有分子数据的支撑，的载体，因此，
关系[(].
，它在维持山西生态环境、
域的中段.随着工业发展和城市人
暴发了大规模的蓝藻
准确判断水华藻酸和
酸序
学技术也在藻 样性研究中
因角度为分 供依据.核苷酸和蛋白质都是遗传
列的同源性来
山
间的系统发生关系，可以更准 们的原始
水资源严重匮乏，省内
中起着不可估量的
可数，其中最大且最长的 ..
于
经济发展和居民 口的
膨胀，水
日益严重，导水质开始恶化.2011年8月，
水华,被污染的水域长达数，其后每年 的
发生面积不等的水华.水华发生后，首
，对于藻毒素污染的预警、水的监测和控制起
的大量采集，分离
其中的水
势
cp4SU
其重要的指导.因此，本文通过对行
观察,探究水华藻的
GenBank数据
样性.运用分
子生物学技术，基于比较保守的cpcBA-IGS、FD@和基因序列，同库中的序列建立分子
系统的可
发
系统发育树进行系统发育分析，探讨水华藻种的系统分类地位，以期为 展和
保护提供科学数据.
1材料与方法1.1采样时间及位点
2012 2016年,每年的5月（春季）、7月（夏季）和10月（秋季），在山西省汾河太原河段设置10个采样 位点（图1)进行
样品采集.按照文献[7-8]集
112°20,
样品.
m°4〇'38。0，-
采样点
汾河水系
太原市市区边界市区DEM
mWm
High:1831
37°40'-
Low:758
16 km
图
i
汾河太原河段采样点分布
Fig. 1 Distribution of samplingsites in Taiyuan region of FenheRiver
1334
<2藻种的分离纯化、培养及形态观察
! #$% '((湖泊科学），2018，！0(5)
藻种的分离纯化采用经典的毛细管分离法.用毛细管挑取的单藻细胞移入装有M
AFFH
A
(微囊藻适用$或
-6(裸藻适用）培养基的24孔细胞培养板中培养.纯化后的藻种编号为
TY
001、FH0002、FH0003、
0004、FH0005、FH0006、FH0007、FH0008、FH0009、FH0010 和 TY501，并保存于太原师范学院生物系藻种
培养室中.用Olympus BX51型光学显微镜（Olympus，日本）进行观察和拍照.<3分离纯化的微嚢藻和裸藻的分子系统研究1.3.1基因组D1.3.2 P
CR扩
NA
提取本研究采用改进的CTAB法提取藻类基因组DNA-5，10].
R
增
用于本研究的PC扩增引物均由上海生工生物工程股份有限公司合成，详见表1. P
gCJ，10xbuffer PCR 缓冲液 2 /I
CR
反
应体系为 20 /I，包含 200 /mol/L dNTPs，1.5 mmol/L M引物各10 pm?，1 U
Mini BioRad PCR
TaqDNA
，10 mg/ml B
SA
1 /I，
MJ
聚合酶，10〜20 n
g
的
DNA
模板，其余量用双蒸水补足.20 /反应体系于
in
仪（BioRad，USA)中扩增，扩增条件为:941预变性3 m
in.
CR
;941变性30 s，551退火30 g
721延伸50 s，共35次循环，721延伸10 m
表1本研究所用的P扩增引物
Tab.1 Primers of PCR in this study
分子标记
引物序列
目的片段
参考文献
(cBA-IGSPC?FPC@R
5,-{^GCTGCTTGTTTACGCGACA-3,5,-CCAGTACCACCAGCAACTAA-3,5,-CGATGAGGCCGTAGCGGGTTACTG-3,5,-CTCTTTCGCTACAATC AGCCA-3 ^5,-TTTAAGCATATCACTCAGTGGAGG-3w5'-GCTATCCTGAGGGAAACTTCG-3,
650 bp
-11]
gyrBFR
1100 bp
-12]
cpSSU1FC1R
1200 bp-13]
1.3.3基因序列的测定及分子系统分析PC序得到的正反向序列（BioE
dit软件），然
R
扩增产物由北京华大基因科技有限公司进行双向测序，并拼接测
后用CluGal X1.83软件对拼接序列和GenBank数据库中下载的相关
基因序列进行对位排列.使用DAMBE 5.3软件来估计核苷酸替代饱和性.运用分子进化遗传分析软件MEGA 6.06基于2
Kimura2-parameter模
型构建]J和
MP
系统发育树，PHYML 3.0软件构建M
L
系统发育树.
实验结果
本研究共鉴定出5种水华优势种，5月份发生的裸藻水华优势种为裸藻属的膝曲裸藻
)和血红裸藻(1 0-F+)e$).而7— U月份发生的微囊藻水华优势种为微囊藻属的铜绿微囊藻(7)*
E
Ed
$er+F)*$)、挪氏微囊藻(7 -*$(%)和惠氏微囊藻(M. 其中铜绿微囊藻8株，挪氏微囊藻2株，血红裸藻1株.2.1形成水华的裸藻的形态特征2.1.1 膝曲裸（（1
Chu，Sinensia，17： 100，fig
分离纯化共得到11株单克隆水华藻，
的形态特征 E. geniculata Dujardin， Hist. nat. . 9，1947.
Zooph. -Inf.， p. 362， 1841；
细胞形态多变，常为纺锤形，前端钝圆，末端渐尖.表质具螺旋线纹，自左向右环绕.细胞长约75 /m，宽 约20 /m.眼点明显，呈表玻型.核的前后两端各具1个呈星形的色素体.每个星形色素体由多个条带状色 素体辐射排列而成，中央具1个带副淀粉粒的蛋白核.鞭毛约与体长相等（图2 A和2.1.2 血红裸藥（E. 0ngu)
ea)
B
).
的形态特征
E
. 0
nguiea
Ehrenberg，Abh. Berl. Akad. Wiss. Physik. aus d.
Jahre，1830； Chu，Sinensia，17： 103，figs. 11-17，1947.
细胞形态多变，常为纺锤形，前端钝圆，末端渐尖呈尾状.表质具螺旋线纹，自左向右环绕.细胞长约50 /m，宽约20 /m.具多个呈星形的色素体，每个星形色素体由多个条带状色素体辐射排列而成，中央具1个
淀
的 白
有 藻红
约为 长的 1 5
点 显，
玻 ( 图 2 C 和 D)
2.2 形 水 的微嚢藻的形态2.2.1 铜绿微囊（（M. a
eugi*a
)的形态特征
M
. a
eugi*a
Kiitzing，1845 — 1849； Chu，p. 83，pl. X
XA
，
王捷等：汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究1335
图
2
膝曲裸藻（A和
B
)和血红裸藻（C和
D
)的光学显微照片
) and E. sanguinea! C and D)
Fig.!^ Light microscope photographs of E. geniculata ( A and B
fig
. 91 # 1950.
团块较大，自漂浮，
可
，橄榄绿色 圆形.3
绿色•细胞球形，
4.5〜53 /m#有气囊（gas i
S
9
e
)3 中实，发育早期为球
绿色，
光、
a(
树.胶被不密贴细胞，距离2 /m以上，
较
（图3
CHD
现穿孔.
色 且不明显•胶被内细胞
a(
).
2.2.2 挪氏微囊藥（7. n*%)的形态特征 7 n*% Comp色re，1974; Konmrek { Anagnostidis in Ettl et
al.，Sqfiwasserflora von Mitteleuropa 19/1，231，fig. 302. 1999.
3~5个小
成
不
团块较小，自漂浮.细胞球形，
等
的
大
，
不
成
树
，
色，无折光.胶被内细胞排列较疏松（图3 E和
3.8~5.6/m,有气囊.. ).
.pesenO
孔.胶被不密贴细胞，距离5/m以上.胶被较明显，
F
色或淡黄绿
2.2.3 惠氏微囊藻（M. pesenOrg)的形态特征
ologica Sin. 20： 192，fig
M
rgiK)irmrek，1968;HeJ-Wetal.inActaHydro/i-
. 1. 1996.
可
.
.细胞球
球形，
4.6~8.2/m，有气囊.
.小
常
团块较大，自漂浮，
显，无色透明，有
成更大的球形、树
2.3微嚢藻的分子系统研究2.3.1基于（（A中有10
-IGS
，有光.胶被内细胞少，
（图3 G和
H
较疏松，有充满
网 ).
序列的微囊藻分子系统研究82株蓝藻的（（A-IG
的微囊藻，71
GenBank数据库下载的微囊藻
sp. PCC 6803).基
S
序列用于系统发育树的构建，其
S
本研究分离 （（A-IG序，外
TR
定为集胞
藻（NC—000911 于（（A-IG
S
序的
算
换与颠换同G遗传距离的相关
S
分析显示，这些序列的突变位点未达到饱和.经M构建
ML
odelTet t显示，用微藻的（（A-IG序列
系统发育树的最优进化模型为GTR+I+G.82
藻的（cBA-IG
8
S
序 建的系统发育树（图4)显示，3种树的拓扑结构基本一致.本研究分
绿微囊藻
FH
离 的株铜绿微囊藻分布在3个大支上，其中，2 0003和
FH
0007 GenBank数
据库中的3株铜绿微囊藻（越南梅家河的KF840319 M. a
aeruginosa UAM-VMA
eug)*a
F
H107、西班牙P
inilla
水库的EU643818 M.
-7 和 EU643815 M. aeruginosa UAM-VM-1A)分为一■个聚类，且有较高的自展支持率.
1336! #$% '((湖泊科学），2018,30(5)
A f “ \"
1
鬱
鄉
200
V
■50 pn
50 jxm
10 nm50 jim
〇麵令20 \\nn
20 jxm
图3微囊藻水华群体(A和
Fig.:3 Light microscope
B
)及铜绿微囊藻（C
H
HD
)、挪氏微囊藻（E
HF
)和
M. aeruginosa ( C
惠氏微囊藻（E和)的光学显微照片
blooms ( A and B
photographs of Microcystis ) and
M. novacekii ( E and F )# M. wesenberF^H ( G and H)
铜绿微囊藻FH0004和中国滇池的AY568706 M. a的
FH
HM
eugioa
FACHB-907分为一个聚类，FH0002和韩国水库
020406 M. aeu
FH
gnoa
CBE-29分为一个聚类，这4株藻又聚为一个大类.分离纯化的2株挪氏微囊藻
ML
0008和0010形成一个独立簇，在
FH
、M
P
和]系统发育树中的支持率分别为93!、99!和92!.铜绿
微囊藻FH0006和0009形成一个聚类，与
FH
0005、TY001聚成一个大的簇.
王捷等：汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究1337
— AY271728 Microcystis wesenbergii UAM244 -----79n6/55[\\-------AF3 85390 Microcystis wesenbergii NIES-111
-/76/73_n--------AF3853B9 Microcystis wesenbergiiBCCUSP011q-2/qo/qo n_____I— EU014148 Microcystis aeruginosa 2A3yj/y°/y^p5/62/63— EU014156 Microcystis aeruginosa R50
-Microcystis aeruginosa stram TY001 -Microcystis aeruginosa strain FH0005 -Microcystis aeruginosa strain FH0006 -Microcystis aeruginosa strain FH0009
-HM02O407 Microcystis aeruginosa Mi0601
AJ003172 Microcystis aeruginosa strain EAWAG110 AF195161 Microcystis flos-aquae strain UWOCCN FJ801045 Microcystis protocystis SPC 697
AJ003170 Microcystis aeruginosa strain EAWAG92a AF195165 Microcystis aeruginosa strain UWOCCC1 FJ801044 Microcystis panmformis SPC 702i------EU643806 Microcystis flos-aquae UAM-VMF-2 phycocyz
AF195166 Microcystis aeruginosa steain UWOCC AubBl '—HM020409 Microcystis novacekii NIER 10022-/-/53
AY568709 Microcystis NSW-MRD-----------96/99/99P— AF195174 Microcystis aeruginosa strain UWOCCCBS
7NSW-MRD+-AY568708 Microcystis aeruginosa
AF195173 Microcystis aeruginosa strain UWOCC MR-C Microcystis aeruginosa, strain FH0003
Microcystis aeruginosa UAM-VMA-7 73/80/81T
KF840319 Aficwcyjfis aeruginosa HI07 t0/70/70j
EU643815 Microcystis aeruginosa UAM-VMF-1A
93^95/93丨丨 Microcystis aeruginosa strain FH0007
一 _____I— EU643827 Microcystis aeruginosa UAM-AR24AnB/95/96— EU643805 Microcystis aeruginosa UAM-JMA-3---------------EU014153 Microcystis aeruginosa 20A5
-_______r— AM048614 Microcystis aeruginosa strain CYA431
^ AM421577 Microcystis aeruginosa strain MVA-CYA 482
冰00/100 丨—AF385375 Microcystis aeruginosa BCCUSP 00996/1-■— AM421582 Microcystis aeruginosa strain AB2002/21
-EU643824 Microcystis aeruginosa UAM-MarB5 -EU643822 Microcystis wesenbergii UAM-MarB4
99/100/1 ■-JQ937254 Microcystis aeruginosa CAAT 2008-1
-EU643801 Microcystis flos-aquae UAM-CMF-2I---------AY271738 Microcystis novacekii UAM257
QQ/mA/mn i----AY271731 Microcystis novacekii UAM248y«/iuu/iuyuj AY271732 Microcystis novacekii UAM249
AY271733 Microcystis novacekii UAM250
_icrocystis aeruginosa •• . I— EU643826 M -JAM-AR3G
^ AY271741 Microcystis viriSs UAM26 260
56/65/62rMicrocystis aeruginosa strain FH0002
HM020406 Microcystis aeruginosa CBE-29 \"li— Microcystis aeruginosa strain FH0004 58/./6 2
FACHB-9079AI93>I9T— AY568706 Microcystis aeruginosa FA'
93/99/92i— Microcystis novacekii strain FH0008
~~'— Microcystis novacekii strain FH0010
I— AP009552 Microcystis aeruginosa NIES-843 ^ JF798342 Microcystis viridis FACHB 979 一
74/70/?3j— AY568693 Microcystis aeruginosa FACHB-836
-AY568702 Microcystis elabens NIES-42-AY271726 Microcysii^tis flos-aquae UAM242
•937-AY568705 Microcysti^ itis aeruginosa FACHB-!
EU643812 Microcystis aeruginosa UAM-TMA-1 AY568684 Microcystis aeruginosa FACHB-977 HM020413 Microcystis aeruginosa^lER. 10111 EU643813 Microcystis flos-aquae UAM-TMF-2 r~ AY568690 Microcystis aeruginosa PCC 7806 _n— EU643821 Microcystis aerwgiwos'a UAM-MarAF
63/73/63\\_r— AF195158 Microcystis aeruginosa strain UWOCC 001
'—EU643819 Microcystis flos-aquae UAM-KMF___i— AY568690 Microcystis aeruginosa PCC 7806
I— AF 195177 Microcystis aeruginosa strain PCC 7806
-/55/54-EU643809 Microcystis aeruginosa UAM-ZMA-1
-AY568686 Microcystis aeruginosa UTEX'LB206r _i— AY568682 Microcystis aeruginosa FACHB-978 '—EU448305 Microcystis flos-aquae UAM2206i— HM243153 Microcystis aeruginosa FACHB-469 Ji— AY568685 Microcystis aeruginosa'i^S-9%'-----AY568699 Microcystis aeruginosa FACHB-911
EU448302 Microcystis aeruginosa UAM1303
| I— EU643804 Microcystis aeruginosa UAM-JMA-2| |--------AY568683 Microcystis aeruginosa PCC7820M i-----EU643800 Microcystis flos-aquae UAM-FMF-1
AY568698 Microcystis aeruginosa UTEX 1939 JF798343 Microcystis flos-aquae FACHB 1028 -NC 000911 Synechocystis sp. PCC 6803
-/-/77r- GQ379243 Microcystis wesenbergii CHAB1142
Microcystis wesenbergii
Microcystis aeruginosa
Microcystis novacekii
Microcystis viridis
Microcystis flos-aquae
图4基于（cBA-IG
(节点处数字代表M'
MP
S
序 建的分子系统树
和]方法所构建的系统树的支持率，低于50%的未显示)
Fig.4 The phylogenetic tree based on sequences of (cBA-IGS
1338
2.3.2基于f有
10
!.#$%'((湖泊科学），2018,30(5)
dS
基因序列的微囊藻分子系统研究23株蓝藻的基因序列用于系统发育树的构建，其中
的微囊藻，12
GenBank数
gy,
株本研究分离
GocdE
据库下载的微囊藻gy,基因序列，夕卜 基因序列的碱基转换与颠换同E
算
TR
定为集胞藻
(]C_000911 'd& sp. PCC 6803).基于遗传距离的相关性
分析显示，这些序列的突变位点未达到饱和.经ModelT:； 建
ML
显示，用微囊藻的基因序列构
系统发育树的最优进化模型为T
23
藻的基因序
FH
N
+I+G.
建的系统发育树（图5)显示，3种树的拓扑结构基本一致.分离纯化
ML
的挪氏微囊藻FH0008和0010形成一个独立簇，在
S
、M
P
和]系统发育树中的支持率分别为95% ( 相同，自展支
数值也
.铜
98%和97%.同微囊藻（（A-IG绿微囊藻FH0006和
FH
FH
序 建的系统发育树显示的
0009形成一个聚类，并与铜绿微囊藻FH0005、TY001聚成一个大的簇.FH0003和
FACHB
0007也聚成一类，但是与片状微囊藻（江苏太湖的CP011339 M.
FH
-1757)又聚成一个大
..
的簇.FH0002和
TX
0004形成一 ，但又与水华微囊藻（广汤溪水库的GU248273 M
016)聚成一个大的簇.GenBank数据库中的铜绿微囊藻gy,基因序列也没有全部形成一
(节点处数字分别代表M
Fig.^ Th
'MP
和
NJ
方法所构建的系统树的支持率，低于
50
%的未显示)
e phylogenetic tree based on sequences of gyrB gene
王捷等：汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究
2.4裸藻的分子系统研究
35
藻的
9SSU
1339
序列用于系统发育树的构建，有2株设定为外类群，即具瘤陀螺藻（FJ719704 '
基于
cpSSU
T
eh
和1株囊裸藻（EU221510
ETR
序列的减基转换与颠换同
t
遗传距离的相关性分析显示，这些序列的突变位点未达到饱和.经M?:
9SSU
:; 算 显示，用裸
藻的序列构建M
藻的
L
系统发育树的最优进化模型为GTR+I+G.
序
建的系统发育树（图（）显示，使用3种方法构建的系统发育树有非常相
GenBank数
35
cSSU
似的拓扑结构.本研究中分离纯化的得到的1株裸藻TY501与的血红裸藻JQ281799 1
Henderson
据库中葡萄牙Montemor-o-Velho
ACOI 1267和美国德克萨斯亨德森水产养殖场的JQ281800 1
(B和
)明显区分开，
，
关系较近，3 树中显示的自展支持率均为100% .这3株血红裸藻与GenBank数据库中序列
A
D
相似性较高的其他裸藻分为一个聚类C，并获得较高的支持率，与其他裸藻种（聚类分成不同的.光学显微镜下根据 可以确定
水
藻为血红裸藻.
97/99/100 94/86/99 -/96/96-/■/95
54/54/53
88/95/86
AF289244 Euglena stellata
EU370508 Euglena stellata strain ACOI1158 EU370495 Euglena stellata strain NJ sandy
征观察也鉴定为血红裸藻.形态观察和分 学数据相
E.stellataA
EU370499 Euglena stellata strain SAG 1224-34b
------------------EU221493 Euglena stellata strain MI09_______I------AF289246 Euglena tristella
-/75/63 丨------EU370504 Euglena tristella strain NJ
FJ719663 Euglena stellata strain MI00
EU370506 Euglena chadefaudii strain CCAP 1224/17p EU370501 Euglena chadefaudii strain IAM E-l 1I------KT305048 Euglenapseudostellata strain Jilna I 0302081
98/59/95
100/100/100LJ------AY626046 Euglena viridis strain ACOI 2951
E. 100/100/1001
100/100/1001
FJ719662 Euglena splendens strain Cpl 10601 EU221492 Euglena splendens strain MI47
KT305050 Euglena splendens strain Yeonhwa 102906B JQ281803 Euglena sanguinea strain Argentina
SPIendemM,sanguinea84/85/87
■/■/621------KT305049 Euglena sanguinea strain Hongseongl00404G
------JQ281802 Euglena sanguinea strain SAG 1224-30
JQ281800 Euglena sanguinea strain Henderson Euglena sanguinea strain TY 501
JQ2S1799 Euglena sanguinea strain ACOI 1267 EU370505 Euglena cantabrica strain ACOI 192 EU370498 Euglena pseudoviridis strain SAG 1224-17c AF289248 Euglena viridis
EU221494 Euglena viridis strain ATCC PRA110
99/100/99 L
------------------------FJ719704 Strombomonas verrucosa strain S5C
100/100/1OOj-------EU750705 及保/挪《 strain SAG 1224-1 la
'------KT305056 Euglenctria caudata var. minor strain SAG1224-26a
89/85/95
EU370502 Euglena viridis strain NJ001
3/100/100
AF289240 Euglena anabaena
KT305055 Euglenctria anabaena strain SAG1224-15b-EU370512 Euglena anabaena strain NJ-05
EU221485 Euglena anabaena var. minima strain NJ05 -EU750109 Euglena deses strain SAG 1224-23
EU221510 Trachelomonas echinata strain SAG1283-22
100/100/100|___p
100/100/10〇L
Kanabaena0.02
图
6
基于cpSSU序
方
法
所
枸
建
建的分子系统树的
系
统
树
的
支
(节点处数字代表ML、MP和]
持率
，低于50%的未显示)
Fig.() The phylogenetic tree based on sequences of cpSSU
1340!.#$%'((湖泊科学），2018,30(5)
3讨论
3.1引起水华的微囊藻多样性探讨
随着人类活动的加剧，我国淡水水体的富营养化日益加重，众多水库和湖泊发生水华的频度和规模也 在增大，发生的水华常以微囊藻为优势种，并且多种微囊藻以不同的比例同时出现[2].本研究发现，汾河太 原河段发生的微囊藻水华常以铜绿微囊藻、惠氏微囊藻和挪氏微囊藻为优势种，这3种藻同时出现且形成 大规模水华漂浮在水面.我国的淡水湖泊太湖、巢湖、东湖和鄱阳湖也同时存在多种微囊藻形成的水华[14]. 但是，目前对于微囊藻的分类还有些问题没有理清.首先，微囊藻的分类鉴定主要依据其群体形态，然而，环 境变化可能引起微囊藻单细胞或群体形态的变化，实验室单克隆培养的微囊藻群体形态和野外采集的微囊 藻有较大的区别.其次，微囊藻的1(g D
NA
基因高度保守，研究发现微囊藻藻种之间的基因型相似性较
高[15].因此，对于不同生境的微囊藻属种类的分类及分子系统研究，一般多采用综合方法，如形态、超微结 构、生理生化和分子生物学等.日益肆虐的微囊藻水华威胁着水体环境和人类健康，揭示微囊藻属的系统分 类地位和多样性，寻求生态环保型的水华治理方法变得极为重要[12，15].
目前，我国学者对于微囊藻水华危害和生态学高度重视且研究最多，而对于微囊藻多样性的研究还较 薄弱.虞功亮等[15]和杨平等[1(]通过传统分类学方法分别描述了滇池和鄱阳湖的微囊藻.张军毅等[17]结合 分子生物学方法报道了江苏太湖微囊藻的新记录种片状微囊藻并和其他微囊藻种 进行了比较.和我国南方水体相比，我国北部地区发生的水华很少，微囊藻水华的研究较少，分离纯化得到 的微囊藻种更少.本研究从我国华北黄土高原山西省的汾河太原河段中分离到了 2种微囊藻（铜绿微囊藻 和挪氏微囊藻），其中挪氏微囊藻在汾河流域是首次发现并得到纯化藻株，同时也对其分子系统进行了研 究.16S D]A基因（16S D]A)普遍存在于蓝藻等生物体内，但由于该基因具有高度的保守性和一定的变异 性，被广泛应用于蓝藻分子系统研究中[18].最近研究发现，这个基因保守度较高而不宜应用在种以下水平 的分类研究[19]，因此，本研究也未采用16S D
NA
基因来揭示微囊藻各藻种的多样性.D
NA
促旋酶？亚基编
码基因FD@[2〇]和藻蓝蛋白的两个藻胆色素亚基之间的间隔区序列（（（人-+4)[21]突变频率较高且含有丰 富遗传变异信息，是蓝藻分类和分子系统研究的有效分子标记，也常常用于这些相似形态种的种间和种内 分子多样性和分类地位进行判断.然而X
u
等[22]的研究发现（（A-IG
an
S
并不能把表型不同的微囊藻区分开，
S
而多糖生物合成相关基因可把惠氏微囊藻和鱼害微囊藻区分开.T分惠氏微囊藻和其他微囊藻种.而本研究中分子标记（（A-IG
S
等[21]研究发现（（A-IG序列可以区
序列未能将惠氏微囊藻和其他微囊藻区分
开，可能的原因是，随着不同国家和不同地区测定的微囊藻序列的增多，单一基因序列不能很好地区分种以 下水平的微囊藻藻株.刘海林等[20.使用基因对微囊藻的种间和种内相似性进行了研究，结果表明，表 型和基因型的聚类无直接关系，同一地区或同一河流的微囊藻也可能不会聚为一簇.本研究基于（（A-IGS 序列和基因构建的
ML
、M
P
和
NJ
系统发育树结果也印证了这一观点.本研究发现在同一河段采集到
的铜绿微囊藻也没有聚为一簇，说明同一地域同一藻种不同藻株之间也可能有较大的基因差异，而不同地 域的藻株可能有相同或相似的基因型.因此，需得到更多的水华藻样品进行大数据分析，尤其要在现有单克 隆水华藻较少的北方地区采集更多的样品，分离纯化很多的水华藻株进行系统研究.目前，铜绿微囊藻等几 种微囊藻已完成全基因组测定，可更深入地研究微囊藻种间的系统发育关系，并可为微囊藻水华暴发机制 和防控研究提供参考.
3.2汾河太原河段引起水华发生的裸藻种的探讨
我国的大中型淡水湖、水库和江河常发生蓝藻、绿藻和硅藻水华，裸藻水华很少发生.每年的4月初到
11
月底，在有机质丰富的静止水体中，如池塘、鱼塘等，以绿色裸藻、变形裸藻和血红裸藻为优势种的裸藻水
华经常发生[23]，对鱼、虾等养殖业造成了极大的损失.本研究发现，2013年后，每年5月初，太原天气刚刚转 暖，汾河太原河段的跻汾桥和南中环桥段都会发生一定规模的裸藻水华，持续时间大约为1个月，然后裸藻 生物量急剧下降，优势种迅速转变为其他门类.经鉴定，发生裸藻水华的优势种类为膝曲裸藻和血红裸藻. 可能的原因是汾河太原河段经过冰封期营养物质的积累，有机质更加丰富，裸藻可适应较低的温度，在太原 天气转暖的同时，裸藻生物量逐渐升高，达到一定温度后，膝曲裸藻和血红裸藻生物量迅速大规模增加，发
王捷等：汾河太原河段水华藻类分类及分子系统研究1341
生水华.水华发生后，需准确判断水华裸藻种的分类地位，对水华的监测和控制及裸藻的利用有很重要的指 示作用.经传统分类方法鉴定，本研究中分离纯化得到的裸藻藻种为血红裸藻.基于9
MP
SSU
序列构建的M
L
、
和]系统发育树显示，本研究中的血红裸藻和N
9SSU
CBI数据库中的血红裸藻聚为一个大的分支，表明分子
分类的结果支持传统分类鉴定的结论，并且是区分血红裸藻和其他裸藻很好的分子标记序列.有鱼
虾养殖户曾猜测某些裸藻死亡分解后会释放出毒素，且毒性较大，并可引起鱼虾逐渐中毒死亡[24].目前，虽 然并未发现裸藻产毒素的报道，但本研究也未能排除某些裸藻种会产生毒素，在以后的研究中，可对野外采 集或分离纯化到的裸藻进行产毒分析.以上结果表明，对于裸藻种的分类地位的研究具有非常重要的意义.4结论
通过形态观察共鉴定出5种水华优势种，分别为裸藻属的膝曲裸藻（1
F+
和血红裸藻（1 0-
)&$，微囊藻属的铜绿微囊藻(7 挪氏微囊藻（7 和惠氏微囊藻（M.
1
分离纯化共得到11株单克隆水华藻，其中铜绿微囊藻8株，挪氏微囊藻2株，血红裸藻
IGS、fd
株.运用（（A-
S
@和
9SSU
基因序列构建系统发育树，进一步确定水华藻的系统分类地位，结果表明（（A-IG
9SSU
是研
究汾河太原河段铜绿微囊藻分类很好的分子标记，而5参考文献
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