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TUhjnbcbe - 2021/8/2 18:00:00
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近期拜读了中科院海洋所陈芸燕博士的毕业论文《CytoSub在浮游植物生态学中的应用研究》,征得作者同意之后,与大家分享第一位使用CytoSub的女科学家MelilotusThyssen博士的应用案例。

“海洋原绿球藻、聚球藻、微微型真核浮游植物、隐藻、微型真核浮游植物和小型浮游植物等浮游植物群落在海洋生态系统中有着不同而又非常重要的作用。CytoSub水下浮游植物流式细胞仪能够根据浮游植物藻类细胞的粒级、内部构造、色素等光学变量实时提供浮游植物类群和丰度信息,为高频、实时、原位、全粒级地监测浮游植物提供了一种有效的手段。不仅能够实现全粒级浮游植物(0.1-μm)(包括链状浮游植物)的分析计数,而且不受野外条件的限制,能够在实验室内及野外应用,其在分析样品的同时能够选取浮游植物群落实时拍摄图片,从而在实现野外原位高频监测的同时减少人为分析计数误差。”(摘自《CytoSub在浮游植物生态学中的应用研究》)

MelilotusThyssen,法国艾克斯-马赛大学地中海海洋研究所(MIO)

研究方向:基于气候预测的海洋生态系统微生物生物量迁移变化研究。基于高频观测的海洋微生物对环境事件的功能反应(短时事件整合)

年,第一台CytoSub浮游植物流式细胞仪首先被法国马赛大学Thyssen博士应用,随后广泛应用于海洋浮游植物的调查(Thyssenetal.,b;Thyssenetal.,;Thyssenetal.,)。

年,MelilotusThyssen首次将CytoSub安装在浮标EOL(OVLFR)上。在整个2个月的部署中,通过远程控制CytoSub。WIFI连接数据传输,传输距离为1.7公里。通过这种创新的方法,研究人员观测了风、降水和浮游植物群落结构对藻华发展的影响。每2小时收集的数据显示,浮游植物群落动态与每日细胞周期有关。

根据光学特性(PicoFLO,Picoeukaryotes,Nanophytoplankton,Microphytoplankton,HighSWS,HighFLO)可以分辨出多达6个浮游植物类群。监测到的6个浮游植物类群的3个主要丰度脉冲表明,春季水华不仅取决于光和水柱的稳定性,而且还取决于风和降水等短期事件以及随后的营养脉冲。风和降水也决定了集群丰度的瓦解。这些事件发生在几天之内,浮游植物的数量在几天之内就发生了变化。第三丰度脉冲可以认为是该地区常见的水华现象。高频数据集的建立,使基于前向散射和丰度日周期变化的浮游植物细胞周期研究成为可能。日细胞周期、丰度趋势和环境脉冲的结合将为研究浮游植物对环境条件的短期反应开辟道路。(地中海西北部春季水华爆发:环境脉冲事件对浮游植物群落结构的影响,)

年夏,Thyssen等使用CytoSub对马赛湾浮游植物类群时间序列的变化进行了研究;年秋,Thyssen等开展了OSCAHR(高分辨率观测亚尺度耦合)活动,利用卫星和数值模拟数据,预先确定了地中海西北部Ligurian亚盆地的一个精细尺度结构(1-10?km/1-10天)。沿航向,用ADCP流速仪在海面测量了各种变量(温度、盐度、叶绿素a和营养盐浓度)。部署了CytoSense自动流式细胞仪(AFCM)模型,该模型针对小细胞和弱细胞进行了优化,用于近实时表征地表水浮游植物群落结构,空间分辨率为几公里,时间分辨率为每小时一次。首次使用这种优化的AFCM,我们能够完全解决原绿球藻Prochlorococcuspicocyanobacteria和聚球藻Synechococcus区分的问题。生物观测基于AFCM记录的平均细胞红色荧光,结合地表水的物理性质,表明两个温暖边界水截然不同的起源。最后,在温暖边界地表水中,基于高频AFCM测量的矩阵生长种群模型,提供了原绿球藻(μ=0.21?d?1,NPP?=0.11)和聚球藻(μ=0.72?d?1,NPP?=2.68)的原位生长速率和表观净初级生产力的估计,证实了它们的相反性质表面分布模式。(地中海西北部浮游植物群落结构高分辨率观测的物理与生物地球化学耦合,)

基于以上研究参考,陈博士利用CytoSub研究了胶州湾浮游植物群落结构及动力学,研究表明,用CytoSub对链状硅藻进行分类计数时能根据链内每个浮游植物细胞的大小进行分粒级计数,而传统的叶绿素a粒级分离法虽简单易行,但其在网筛和滤膜粒级分离时会造成不可避免的误差。CytoSub应用在小粒径的链状藻占优势的海域具有极大的优势,可以有效地避免分粒级过滤中的误差,从而准确监测浮游植物群落的粒级结构。应用CytoSub的拍照模块来辅助计算了浮游植物体积。

关于应用CytoSub在近海海湾区域以及远海海域对浮游植物类群的高频监测,国际上已经开展了大量的研究。目前CytoSub在海洋生态学中将拍照模块应用到浮游植物群落研究中,可将分析鉴定的群落进一步鉴定到种,在种的水平上研究浮游植物群落结构。应用CytoSub建立一套快速、准确的浮游植物自动之别和分析系统,不仅可以丰富浮游植物分类研究,而且可以广泛应用于海洋生态调查、环境监测、水产养殖、地质等领域。海洋浮游植物既是重要的海洋生物资源,又是赤潮等自然灾害的肇事者。因此,在浮游植物群落动力学研究中,应用CytoSub可实现对海洋浮游赤潮生物随环境变化、发展、消亡过程进行实时高频监测。

参考文献:

Thyssen,M.,Garcia,N.,andDenis,M.().SubmesoscalephytoplanktondistributionintheNorthEastAtlanticsurfacewatersdeterminedwithanautomatedflowcytometer.Biogeosciences6,–.doi:10./bg-6--

Thyssen,M.,Mathieu,D.,Garcia,N.,andDenis,M.(b).Short-termvariationofphytoplanktonassemblagesinMediterraneancoastalwatersrecordedwithanautomatedsubmerged

MelilotusThyssen,GeraldJ.Gre?gori,Jean-MichelGrisoniet.,al())OnsetofthespringbloominthenorthwesternMediterraneanSea:influenceofenvironmentalpulseeventsontheinsituhourly-scaledynamicsofthephytoplankton

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