来源：JOL海洋湖沼学报 Algae Hub 藻智汇

编者按

中国科学院水生生物研究所有害藻类团队在李仁辉教授（现就职于温州大学）的带领下，自2006年开始在我国不同区域水体进行样品采集，从我国13个城市的20个水体分离到186株微囊藻，研究了淡水微囊藻形态种与产微囊藻毒素基因型的关系，评价了微囊藻形态种的产毒比例，并基于mcyB基因的系统分析，将我国主要水体产毒微囊藻基因型划分为2个类群。研究论文“Relationship between morphospecies and microcystin-producing genotypes of Microcystis species in Chinese freshwaters”发表在Journal of Oceanology and Limnology 2021年第5期，第一作者为河南师范大学刘洋副教授，通讯作者为温州大学李仁辉教授。请点击文末的“阅读原文”下载文章全文。

水体富营养化导致的蓝藻水华现象已经是一个全球性的水环境问题，随着全球气候变化，以微囊藻为优势类群的蓝藻水华仍将持续。我国湖泊河流众多，产毒微囊藻形态种类多样，给水环境监测与治理带来挑战，厘清微囊藻形态类型与产毒基因型的关系，有助于快速评估微囊藻产毒状况，为蓝藻水华治理与管理工作提供科学指导。

微囊藻属隶属于蓝藻门Cyanophyta色球藻目Chroococcales微囊藻科Microcystaceae。模式种:Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing, 1846。迄今为止，全球范围内报道了51种微囊藻，其中我国报道有13种。其之所以被重视，主要由于微囊藻不仅分布范围广，数量众多，而且还能产生一种具有生物活性的单环七肽——微囊藻毒素（Micrcystins，简称MC）。MC物理化学性质稳定，使其能够在食物链中积累，对环境和人类健康造成潜在的威胁，据此，世界卫生组织提出了饮用水中MC含量的临时指导值为1 µg/L。我国在2001年修订并实施的《生活饮用水卫生规范》中将MC列为非常规监测项目，确定执行标准为1 µg/L。在微囊藻内编码MC的基因簇（mcyA-C 与mcyD-J）也在铜绿微囊藻中被揭示，其中mcyB基因编码242 kDa的多肽合成酶，包含了腺苷酸化结构域的几个系统发育亚群，并已被证实与毒素异构体的产生相关。含有MC合成基因的藻株并不一定产生毒素，在种的水平上微囊藻也呈现产毒与不产毒现象，还有些种类的微囊藻均不产生MC。微囊藻的产毒特性除了受基因调控之外，还受到环境因子的影响，不同种类微囊藻的产毒特性具有多样性。

研究结果

研究团队从野外采集的20个水体样品中分离培养了186株微囊藻，通过形态学鉴定出了我国常见的8种类型的微囊藻，分别为铜绿微囊藻M. aeruginosa，放射微囊藻M. botrys，水华微囊藻M. flos-aquae，鱼害微囊藻M. ichthyoblabe，挪氏微囊藻M. novacekii，史密斯微囊藻M. smithii，绿色微囊藻M. viridis，惠氏微囊藻M. wesenbergii。

中国常见的8种微囊藻形态

a.铜绿微囊藻; b.放射微囊藻; c.水华微囊藻; d.挪氏微囊藻; e.鱼害微囊藻; f.惠氏微囊藻; g.绿色微囊藻; h.史密斯微囊藻

186株微囊藻中，仅有43株具有mcyB基因，对这43株微囊藻进行了16S rRNA基因序列扩增，获得1444bp扩增产物，选取GenBank中21条相似序列进行序列比对，截取最大可使用序列长度约1402bp，以Synechocystis sp. PCC6803 (BA000022)为外类群构建NJ树。本研究中的43株微囊藻与GenBank中报道的种类相似度较高，从而混杂在一起。43株不同类型微囊藻株内部最大相似度为100%，最低相似度为99.2%，相似度较高。

基于16S rRNA基因序列的NJ分子系统树

外类群为Synechocystis sp. PCC6803（节点处的数字代表1000重复步展值的百分数，大于50%的节点被标注）

PCR扩增得到43株微囊藻mcyB序列长度为1116 bp，与GenBank中的24株微囊藻mcyB序列进行比对，以Nostoc sp. (EU151876)为外类群，构建关于mcyB序列的分子系统树。

Yang LIU, Youxin CHEN, Haiyan FANG, Hanyang LU, Xingqiang WU, Gongliang YU, Shin-ichi NAKANO, Renhui LI. 2021. Relationship between morphospecies and microcystin-producing genotypes of Microcystis species in Chinese freshwaters. Journal of Oceanology and Limnology, 39(5): 1926-1937.https://doi.org/10.1007/s00343-020-0276-2.

基于mcyB基因序列的NJ分子系统树

外类群为Nostoc sp.（节点处的数字代表1000重复步展值的百分数，大于50%的节点被标注），三角标记为本研究藻株

基于mcyB基因的系统树，将我国主要水体产毒微囊藻基因型划分为两个类群，类群I和类群II。各类群内部相似度高达99%，而两类群间的最大相似度仅为69.1%。类群I可产生两种毒素异构体（MC-LR, MC-RR），类群II仅产一种毒素异构体（MC-LR）。

对室内与野外藻株进行了产毒比例的统计，发现野外产毒比例较高的4个形态种为绿色微囊藻、鱼害微囊藻、挪氏微囊藻和铜绿微囊藻，其中铜绿微囊藻是全世界范围内产毒可能性最高的种类。