[发明专利]基于细胞分裂ftsZ基因表达量的蓝藻快速生长期判别方法

说明书

本发明提供了一种基于细胞分裂ftsZ基因表达量的蓝藻快速生长期判别方法，从湖泊原位取样，对样品进行RNA提取和反转录后，利用ftsZ和16SrRNA引物扩增经反转录得到的微囊藻cDNA；荧光定量PCR扩增每个样品的ftsZ和16SrRNA基因，以16SrRNA为管家基因，ftsZ为目的基因，推算单位细胞中ftsZ基因的相对表达量；利用湖泊原位分离的微囊藻，通过室内培养实验，建立微囊藻生长率μ和ftsZ基因相对表达量的回归方程，确定微囊藻的快速生长期，以此时ftsZ基因相对表达量作为蓝藻快速生长期窗口的阈值，大于该阈值判定为湖泊蓝藻快速生长期。本发明的方法可以实现快速的高通量检测，在数小时内获得多个样品的检测结果，能够准确判别蓝藻快的速生长期。

技术领域

本发明涉及一种基于细胞分裂ftsZ基因表达量的蓝藻快速生长期判别方法，属于水环境治理与蓝藻水华控制领域，涉及大型浅水湖泊、水库等富营养化治理与生态修复技术。

背景技术

我国湖泊富营养化问题日趋严重，蓝藻水华频发，已经严重影响到社会的发展和部分地区的饮水问题。湖泊蓝藻水华常以微囊藻(Microcystis)为优势种群。已有研究表明，水华形成过程分为4个阶段：下沉和越冬、复苏上浮、快速生长、水华聚集。可见在蓝藻水华形成聚集之前的快速生长期是蓝藻水华控制的关键阶段。目前湖泊蓝藻水华的控制方法主要是通过机械除藻等措施，但基本都是针对夏季蓝藻大量暴发时的应急措施，并不能有效削减和控制水华暴发。若能准确判别蓝藻快速生长时间段，并确定蓝藻复苏区域，开展针对性的有效抑制和削减措施，可以降低夏季水华发生频次和规模。

自然水体中蓝藻的生长受温度、光强、营养盐等多种环境因素的影响，虽然目前太湖大部分湖区夏季都会出现水华蓝藻，但由于不同湖区在物理、化学、生物方面都存在着差异，并不是所有湖区都适宜蓝藻的生长。通过色素含量、细胞数等常规生物量参数的监测，只能获得蓝藻时空分布的一些表观信息，反映不出蓝藻在不同湖区会呈现出的生长状况和生长潜力。只有掌握蓝藻在不同湖区、不同时间的原位生长率，才能定量描述蓝藻在不同湖区的生长状态，以准确评估蓝藻在不同湖区的生长潜力，并据此对不同湖区制定出针对性的水体治理和水华控制策略。

随着分子生物学技术的发展，从环境样品中提取RNA，运用实时荧光定量PCR技术，在转录水平上研究野外蓝藻基因的表达，确定阈值，可以快速、准确反映野外条件下蓝藻生长状态。专利文献CN104388544A公开了一种采用伪空胞基因(gvpC)的表达量判别越冬蓝藻越冬复苏期界限的方法，为湖泊蓝藻控制发挥了一定作用，但是目前未见有关蓝藻快速生长期判别方法。专利文献CN102735671B公开了一种大型浅水湖泊越冬蓝藻种源疏浚位点的确定方法，通过底泥表层的色素含量表征蓝藻总生物量及其分布特征，确定清除越冬蓝藻种源的疏浚位点，为定向开展越冬蓝藻种源疏浚工程提供科学合理的依据。

本发明可以实现快速的高通量检测，在数小时内获得多个样品的检测结果，能够准确判别蓝藻快的速生长期，为湖泊有效抑制快速生长的蓝藻提供了技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于细胞分裂ftsZ基因表达量的蓝藻快速生长期判别方法，该方法采用在转录水平上的实时荧光定量PCR技术，能够快速准确的定量检测细胞分裂ftsZ基因表达，并通过建立微囊藻生长率μ和ftsZ基因相对表达量的回归方程，推断湖泊原位微囊藻生长率，从而判别出蓝藻快速生长期。

为实现上述目的，结合附图说明，本发明具体采取以下方案：

(1)在春初至夏初，在湖泊不同采样点采集完整水柱的藻样，提取各样品RNA，并对RNA进行反转录得到微囊藻cDNA；

(2)利用ftsZ基因和微囊藻16Sr RNA序列的引物扩增步骤(1)得到的微囊藻cDNA；