973项目 2003上半年度工作总结 “水生植被退化与恢复的机理”课题组 一、主要活动 2003年 1-2月：完成课题任务书 、 预算等各项工作 。 2003年 1月：参加在北京召开的项目开题报告会 ，2003年 3月：在南京举行召开课题组第一次学术报告会 ， 形成了会议纪要并报首席科学家 。 2003年 8月：在南京参加课题组长交流会 ， 向首席科学家汇报课题进展以及存在的问题 。 会后 ， 根据首席科学家的部署 ， 布置下阶段工作并对上半年工作进行总结 。 2003年 2月 -现在：根据课题任务书 ， 研究工作全面启动并开展深入研究 。 二、研究进展 课题研究内容 1： 沉水植物在富营养化水体中的 生理生态特性和种群消长 规律 已完成部分湖泊的调查 。 调查内容包括水质 、 底泥和植被生物量及优势种的氮磷含量 。 其中西梁湖的植被和水质调查已经进行 4次 。 已完成 “ 不同水质条件下苦草和穗花狐尾藻的生理反应与超微结构变化 ” 的研究 。 研究发现在短期 （ 4周 ） 苦草对富营养水体的耐受性明显大于穗花狐尾藻 。 超微结构变化显示苦草 、 菹草和穗花狐尾藻在富营养胁迫下细胞内含物减少 ， 结构松散 。 正在进行 “ 五种不同水质的水体对苦草实验种群的生活史的影响 ” 的研究 。 已取样 4次 ， 按计划还将取样 5次 。 正在进行 “ 自然条件下微齿眼子菜和苦草的营养要素循环 ” 研究 。 已取样 4次 ， 按计划还将取样 8次 。 课题研究内容 2： 湖滨带植被构建的 生态学基础 和挺水植物的 环境生物学功能 太湖梅梁湾和贡湖各建立面积 50 m 20m观察场 ， 进行 4次采样 （ 7-9月 ） ， 采集周丛生物 、 水生植物 、 水质调查等 ，研究湖滨带植被的组成 、 群落结构 、 特点及季相特征；底栖生物的种类 、 生物量 、 优势种；周丛生物的种类 、 生底栖生物物量 、 优势种 、 水平分布 、 垂直分布及周年变化 。 进行了一次太湖水生植被资源分布初步勘察 ， 确定野外 挺水植物 现场试验区域 。 在太湖边建立了一个野外现场研究基地 、 生物培养及化学分析实验室 ， 大部分试验仪器 、 采样用具及试剂已经到位 。 在大量查阅文献的基础上 ， 完成了初步的研究方案 ， 已经确定利用有效光辐射仪 、 光谱仪 、 波浪仪 、 流速仪等测定植物生长的关键因子 水下光辐射 、 机械胁迫等方法目前 ， 野外试验已经在开展 。 课题研究内容 3： 水生植被对富营养化和藻华暴发条件下主要胁迫因子的 响应机制 室中研究水体富营养化导致水生植物特定的生理生态特性的改变 。 以太湖营养等级划分为依据 ， 研究四种营养状态下 （ 贫 、 中 、 富 、 重富 ） 金鱼藻抗氧化酶 、 乙醇脱氢酶 、 硝酸还原酶 、 蛋白质含量 、 生长量等生理生态特性的改变 。 结果发现 ， 金鱼藻生理生态特性中营养状态响应明显 ， 在贫营养和重富营养状态下金鱼藻生长缓慢 。 实验室研究沉水植物 （ 微齿眼子菜 、 苦草 ） 组织培养技术并取得成功 ， 为实验室机理研究提供了技术 ， 同时为野外修复提供种源 。 研究四种沉水植物 （ 金鱼藻 、 微齿眼子菜 、 苦草 、伊乐藻 ） 的种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用 ，结果显示金鱼藻 、 微齿眼子菜和苦草都对铜绿微囊藻具有明显的化感抑制作用 ， 化感作用的强度依次为：金鱼藻 微齿眼子菜 苦草；而伊乐藻的化感作用不明显 。 通过连续滴加试验 ， 观察到植物的化感物质是在生长过程中连续释放的 ， 作用的强度随浓度的增加而增强 。 通过植物不同部位水浸提液的藻类生长抑制试验 ，观察到 微齿眼子菜的化感物质主要是通过茎和叶而不是根部向水体释放的 。 植物种植水抑藻试验 ， 种植水微生物影响的排除采用 0.45m微滤膜过滤 ， 采用高温灭菌的方法会使化感作用发生显著变化 ， 影响测试结果 。 研究附生假单胞菌信号分子对铜绿微囊藻磷代谢的影响 。 根据对太湖微囊藻生长过程中其胶鞘上附生细菌研究发现 ， 附生假单胞菌在高浓度时 ， 其产生的信号分子可以在种间作用于铜绿微囊藻细胞 ， 影响铜绿微囊藻的正常生长 ， 促使微囊藻的死亡和磷的释放 。 在实验室进行了沉水植物恢复过程中金鱼藻与铜绿微囊藻的相互作用的试验 。 对金鱼藻 、 轮叶黑藻 、伊乐藻进行组织培养 ， 对培养基组成及细胞分裂素等激素的添加情况进行了试验 。 构建了铜绿微囊藻的基因文库 ， 进行聚磷基因的筛选工作 。 课题研究内容 4： 水生植被在 生态修复中的作用 和建立健康生态系统的 机理 对太湖、巢湖、龙感湖等湖泊实地考察了湖水的富营养化情况、水生植被的生长状况并进行了部分现场试验。 以河沙为支持基质，研究了石菖蒲、蝴蝶花和灯心草等 3种挺水植物人工配置拦截外源营养、吸收氮磷元素效果， 结果表明：在整个试验期中，三种挺水植物有明显的除氮效果，全氮的去除率达到 60以上，三种挺水植物对全氮的去除效果以石菖蒲最好。对于全磷的去除，三种植物均有较强的除磷效果，其中石菖蒲全磷的去除率达 95以上；三种植物去除 COD无明显差异。 研究了矿渣、粉煤灰、沸石、蛭石、高岭土、蒙脱土、膨润土、凹凸棒土、表土、下属黄土、浮石和砂子等基质的氮磷的吸附等温线，曲线拟合表明： 沸石和蛭石吸附氮的效果最好，浮石、砂子和矿渣吸附氮的效果最差。 研究了基质吸附磷后磷的形态变化，结果表明：基质吸附磷后的磷的形态转化和其钙、铁、铝和锰的含量及形态有关，矿渣和粉煤灰钙的含量很高，其吸附的磷大多转化为 Ca P，其他含铁、铝和锰较高的基质，吸附磷后磷的形态大多转化为 Fe P、 Al-P， Mn结合态的磷。吸附后磷解吸量很低，除砂子和浮石及高岭土以外，大多不到 1。 三、取得成果 Xiaoli Shi, Liuyan Yang, Xiaojun Niu, Lin Xiao, Zhiming Kong, Boqiang Qin , Guang Gao. Intracellular phosphorus metabolism of Microcystis aeruginosa under various redox potential in darkness. Microbiological Research. (SCI, in press) Liu G-H, Zhou J, Li W et al. The seed bank in a subtropical freshwater marsh: implications for conservation biology. Aquatic Botany (SCI, in press) S.S. Liu, D. Q. Yin, et al, Prediction of the Aqueous Solubilities of PCBs, 中国化学快报（英文版）， (SCI, in press) 杨柳燕，王勤，史小丽，秦伯强，高光 . 铜绿微囊藻生长过程中磷代谢的研究 . 海洋与湖泊（已投） 史小丽 , 杨柳燕，肖琳 , 孔志明 , 高光 , 秦伯强 . 光照黑暗不同电位差对铜绿微囊藻生长及其磷代谢的影响 . 水生生物学报（已投） 肖琳，杨柳燕，史小丽，蒋丽娟，图雅 . 附生假单胞菌信号分子对铜绿微囊藻磷代谢的影响，中国环境科学（已投） Liu G-H, Yuan L-Y, Su R-L et al. Effects of storage condition and duration on seed germination of six wetland perennials and their implications for restoration. Annals of Botany，（已投） 鲜启明等，四种沉水植物的化感效应， 生态学报 （已投） 顾宇飞、王君、尹大强，金鱼藻生理生化对富营养化水体的响应， 生态学报 （已投） 四、下半年工作 1、研究工作 野外湖泊沉水植物生长状态指标和繁殖的与富营养化参数的相关性分析；继续进行 “ 五种不同水质的水体对苦草实验种群的生活史的影响 ” ， 进行 4个湖泊的调查的研究开展富营养条件下菹草实验种群的实验 ， 探索种群消长的内在规律 。 继续在观察场采样 ， 进行湖滨带植被组成 、 周丛生物 、 底栖动物群落结构研究 ， 分析不同程度富营养化水体湖滨带植被的季相特征 , 实验室研究光照对水生植物的影响；在太湖现场分析特定挺水植物的环境生物学功能以及在湖滨带植被修复中的先锋作用 。 大孔树脂富集的金鱼藻种植水组分进行分级 ， 进一步分析化感物质的组成 。 采集大量苦草及金鱼藻进行植物提取 ， 用生物测试跟踪 ， 分离植物中的化感物质 研究苦草对环境变化特别是富营养化过程中化学过程（ 如 pH、 氧化还原电位等 ） 的响应；研究富营养化对苦草糖代谢影响以及与其他生理生化反应的交互作用 。研究底泥的氧化还原电位等条件对水生植物种子萌发和生长的影响 。 不同组合水生植物拦截氮磷的研究 ， 以及氮磷在水生植物中的形态和分布研究 ， 植物根际和根间微生物活性分析；研究水体微生物和底泥微生物对沉水植物恢复的影响作用 。 考察环境因子如氮磷含量等的作用在富营养化湖泊水生植被修复中的作用阈值范围 。 继续从铜绿微囊藻基因文库中筛选聚磷基因 ， 并依据植物基因表达的特点进行适当改造 ， 为构建富磷植物提供基因表达载体 。 召开课题组第二次学术交流会暨年度总结会 ， 进行学术交流 ， 总结 2003年工作 ，讨论 2004年工作 。 发表相关研究论文 ， 完成 “ 实验方法学 ” 参加在无锡召开的国际学术会议 。 加强课题管理 ， 做好经费审计工作 。 谢谢！