張金麗，虞 龍，GE Xiuchun，李玉燕，于 洋

(1：南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，南京211816)

(2：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210008)

(3：Virginia Commonwealth University， Richmond 23284)

太湖梅梁灣藻藍(lán)蛋白轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)基因和偽空胞基因表達(dá)及其影響因子*

張金麗1，2，虞 龍1，GE Xiuchun3，李玉燕1，于 洋2**

(1：南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，南京211816)

(2：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210008)

(3：Virginia Commonwealth University， Richmond 23284)

以室內(nèi)銅綠微囊藻7806(Microcystisaeruginosa7806)為對(duì)照，運(yùn)用反轉(zhuǎn)錄定量PCR技術(shù)研究太湖梅梁灣水體藍(lán)藻藻藍(lán)蛋白轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)基因(PC-IGS)和偽空胞基因(gvpC)在2013年1月至2014年1月的相對(duì)表達(dá)量，并分析它們與環(huán)境因子的關(guān)系. 結(jié)果表明， PC-IGS相對(duì)表達(dá)量在2013年1—5月逐漸上升，并在5月達(dá)到最大值；gvpC相對(duì)表達(dá)量從2013年1月開始持續(xù)上升并在3月達(dá)到最大值；gvpC的表達(dá)早于PC-IGS. 相關(guān)分析表明，PC-IGS的相對(duì)表達(dá)量與硝態(tài)氮、溶解氧濃度均呈極顯著正相關(guān)，與亞硝態(tài)氮、銨態(tài)氮以及正磷酸鹽濃度均呈顯著正相關(guān)，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，與溫度、總氮和總磷濃度均無(wú)顯著相關(guān)性；gvpC的相對(duì)表達(dá)量與硝態(tài)氮、銨態(tài)氮以及正磷酸鹽濃度均呈極顯著正相關(guān)，與總氮和亞硝態(tài)氮濃度呈顯著正相關(guān)，與溫度和pH值均呈顯著負(fù)相關(guān)，與溶解氧和總磷濃度均無(wú)顯著相關(guān)性.

藻藍(lán)蛋白轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)基因；偽空胞基因；反轉(zhuǎn)錄定量PCR；環(huán)境因子；相對(duì)表達(dá)量；太湖

湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和藍(lán)藻水華的發(fā)生是目前全世界共同面臨的重大環(huán)境問題之一[1]，而在太湖和許多富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的藻類類群中，微囊藻(Microcystisspp.)是一個(gè)分布廣泛的水華藍(lán)藻種類[2]. 有研究指出藍(lán)藻水華的形成存在3個(gè)基本要素：一是水體中藍(lán)藻能在種間競(jìng)爭(zhēng)中形成優(yōu)勢(shì)；二是藍(lán)藻能夠形成較大的生物量；三是具備合適的水力及水文氣候條件，藍(lán)藻能通過浮力調(diào)節(jié)在水體表層聚集[3]. 大量藍(lán)藻群體通過調(diào)節(jié)自身浮力改變它們?cè)谒兴幍纳疃?，以獲取適宜的光能，得到充足的營(yíng)養(yǎng)鹽，這使得它們?cè)谂c其它藻類競(jìng)爭(zhēng)時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì). 因此，研究藍(lán)藻生物量以及浮力調(diào)控和垂直遷移特征對(duì)于探明水華形成機(jī)制有著十分重要的意義.

通常用藍(lán)藻體內(nèi)參與光合作用的藻藍(lán)蛋白濃度表征藍(lán)藻生物量，對(duì)于藍(lán)藻上浮而言，藻細(xì)胞通過其細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)——偽空胞的破裂與合成，調(diào)節(jié)自身在水體中的垂直分布. 然而富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水質(zhì)背景復(fù)雜，傳統(tǒng)的藻藍(lán)蛋白分析方法(如分光光度法、高效液相色譜法等)及偽空胞分析方法(如壓力毛細(xì)管法)不能區(qū)分死活細(xì)胞，難以真正反映具有活性藻類的狀態(tài). 隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從環(huán)境樣品中提取和處理核酸的技術(shù)逐漸被應(yīng)用到微生物形態(tài)學(xué)中. 在研究微生物群落關(guān)鍵基因的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，以DNA為模板擴(kuò)增目的基因序列往往會(huì)受到死亡細(xì)胞或游離DNA殘?bào)w的影響，因而難以判斷其生態(tài)學(xué)影響[4]. 而分析RNA序列則能針對(duì)微生物群落中具有活性的生物，尤其是mRNA表達(dá)的研究分析可以提供更多的針對(duì)特定微生物的信息. 目前發(fā)展起來(lái)的實(shí)時(shí)熒光定量反轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)能夠很敏感地檢測(cè)到含量很低的RNA，并對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增定量化研究[5]. 根據(jù)設(shè)計(jì)特異性引物，可以對(duì)水體藍(lán)藻藻藍(lán)蛋白和偽空胞的組成蛋白在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行研究，檢測(cè)藍(lán)藻在不同外部環(huán)境下數(shù)量和浮力的動(dòng)態(tài)變化，為預(yù)防和控制藍(lán)藻水華提供重要技術(shù)支持.

本研究通過對(duì)太湖梅梁灣野外水體藍(lán)藻RNA進(jìn)行提取，利用反轉(zhuǎn)錄和實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，分別以微囊藻藻藍(lán)蛋白轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)基因(PC-IGS)和偽空胞合成基因(gvpC)為研究對(duì)象，對(duì)其轉(zhuǎn)錄進(jìn)行監(jiān)測(cè)，探討代謝因子之間的相互關(guān)系，并確定環(huán)境因子對(duì)PC-IGS和gvpC表達(dá)的影響.

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)與樣品采集

梅梁灣(31°25′53″N，120°12′42″E)位于太湖最北部，北接無(wú)錫市，是近年來(lái)太湖富營(yíng)養(yǎng)化最為嚴(yán)重的湖區(qū). 2013年1月至2014年1月(缺少2013年8月數(shù)據(jù))每月采樣. 用2.5 m長(zhǎng)的PVC管采集整水柱，均勻混合. 同時(shí)用多功能水質(zhì)參數(shù)儀(YSI6600-V2，Yellow Spring Instruments，USA)原位測(cè)定水體理化參數(shù)，包括溶解氧(DO)、電導(dǎo)率、濁度、水溫、pH值等. 現(xiàn)場(chǎng)立即用GF/C濾膜過濾100ml水樣用于RNA提取，然后將GF/C濾膜放入2ml凍存管中，立即向凍存管中加入一定體積的RNA later保護(hù)液，迅速將裝有樣品的2ml凍存管放入液氮中保存. 帶回實(shí)驗(yàn)室放在-70℃中保存直到RNA提取.

1.2 營(yíng)養(yǎng)鹽的測(cè)定

1.3 藻藍(lán)蛋白的測(cè)定

取水樣100ml，用GF/C濾膜過濾，所得濾膜置于研缽中仔細(xì)研磨2～5 min，加入pH值為7.0 的Tris緩沖液6ml，然后轉(zhuǎn)移到離心管中，4℃下避光保存10 h，然后在4000轉(zhuǎn)/min下離心5 min，將上清液轉(zhuǎn)移，定容. 藻藍(lán)蛋白的測(cè)定用島津分光光度計(jì)RF-5301，測(cè)定條件采用激發(fā)波長(zhǎng)620 nm，發(fā)射波長(zhǎng)647 nm，掃描波長(zhǎng)設(shè)為60 nm/min，激發(fā)和發(fā)射光柵寬度均設(shè)為5 nm，響應(yīng)時(shí)間2 s，增益置于normal，以0.05 mol/L pH值為7.0 的Tris緩沖液作為熒光參比液進(jìn)行校零[7]. 每個(gè)樣品重復(fù)3次.

1.4 水樣中藍(lán)藻RNA的提取

將2013年1月-2014年1月(缺少2013年8月數(shù)據(jù))共12份保存在-70℃下的GF/C濾膜，分別轉(zhuǎn)移到相對(duì)應(yīng)編號(hào)的裂解管B(Lysing Matrix B，玻璃珠直徑0.1 mm)中，然后每個(gè)裂解管B中加入500 μl Buffer RLT，將裂解管B放置于Fast Prep-24樣品處理儀器中. 設(shè)置Fast Prep-24樣品處理儀器參數(shù)為6 m/s，35 s. 擊打破碎之后，立即取出裂解管B并放于冰上. 然后將裂解管B在4℃、12000 轉(zhuǎn)/min條件下離心10 s，緊接著將上清液轉(zhuǎn)移至無(wú)RNase的2ml離心管中. 由于裂解管B在離心之后很多未打碎的藻細(xì)胞下沉到管底部，再一次向裂解管B中加入500 μl Buffer RLT，再次打碎，離心. 將上清夜與第1次離心得到的上清液混合. 然后根據(jù)RNeasy Plant Mini Kit RNA提取試劑盒的操作說(shuō)明書，并對(duì)試劑盒的操作步驟進(jìn)行微小調(diào)整，在加入70%無(wú)水乙醇清洗之后，加入DNaseI去除基因組DNA. 將提取的無(wú)DNA污染的RNA在-70℃下貯存?zhèn)溆? 利用NanoDrop 2000/2000c微量紫外分光光度計(jì)測(cè)量RNA濃度和純度(OD260/280).

1.5 反轉(zhuǎn)錄定量PCR

利用室內(nèi)培養(yǎng)的銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa7806)作為對(duì)照，培養(yǎng)基為BG-11，培養(yǎng)溫度為25℃，光照強(qiáng)度為40 μE/(m2·s)，光照周期為12 h ∶12 h，離心收集處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的藻細(xì)胞. 按照1.4節(jié)提取野外水體藍(lán)藻RNA的方法提取室內(nèi)微囊藻RNA.

表1 引物序列

根據(jù)從不同樣品中提取的RNA濃度，將RNA統(tǒng)一定量至400 ng，用Transciptor First Strand cDNA Synthesis Kit反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成單鏈cDNA模板. 本實(shí)驗(yàn)選取微囊藻特異性16S rRNA基因?yàn)閮?nèi)參基因， PC-IGS和gvpC為定量檢測(cè)目的基因. 針對(duì)各個(gè)目的基因所設(shè)計(jì)的引物見表1. 將以16S rRNA為引物的cDNA模板稀釋10倍，其它的cDNA模板不稀釋. qRT-RCR反應(yīng)體系為25 μl，其中含12.5 μl 2×QuantiFast SYBR Green PCR Master Mix，2 μmol/L引物，1 μl模板，無(wú)RNA酶的水10.5 μl. PCR反應(yīng)在replex4(Eppendorf)熒光定量PCR儀上完成. 擴(kuò)增程序如下：95℃預(yù)變性3 min，95℃變性15 s，60℃退火30 s，72℃延伸45 s，40個(gè)循環(huán). PCR完成后，導(dǎo)出相應(yīng)的閾值循環(huán)數(shù)值(threshold cycle value，簡(jiǎn)寫為Ct值，定義為熒光信號(hào)到達(dá)設(shè)定的閾值時(shí)所經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)，目的基因的拷貝數(shù)與Ct值呈負(fù)相關(guān)). 以16S rRNA為陽(yáng)性內(nèi)對(duì)照基因來(lái)校正PCR模板的細(xì)胞拷貝數(shù)(ΔCt目的基因=Ct目的基因-Ct同一樣本16S)，從而消除組間加樣量. 實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次. 每個(gè)樣品的ΔCt平均值減去室內(nèi)ΔCt平均值得到每個(gè)目的基因相對(duì)循環(huán)數(shù)(ΔΔCt值)，即ΔΔCt目的基因=野外ΔCt目的基因-室內(nèi)ΔCt目的基因). 相對(duì)量(表達(dá)變化倍數(shù))的計(jì)算采用2-ΔΔCt方法[8]. 最后進(jìn)行熔解曲線分析，為了證明目的基因(PC-IGS和gvpC)和內(nèi)參基因(16S RNA)的擴(kuò)增效率(amplification efficiency)一致，將室內(nèi)樣品的cDNA模板稀釋成一系列梯度，利用內(nèi)參基因(16S rRNA)和目的基因(PC-IGS和gvpC)引物擴(kuò)增，通過cDNA濃度梯度的lg值對(duì)ΔCt值(ΔCt=Ct目的基因-Ct內(nèi)參基因)作圖，如果所得直線斜率絕對(duì)值接近于0，說(shuō)明擴(kuò)增效率相同[9].

1.6 數(shù)據(jù)處理和分析

采用Origin 8.5和SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析.

2 結(jié)果

2.1 太湖梅梁灣水體理化參數(shù)和營(yíng)養(yǎng)鹽的月變化

表2 2013年1月-2014年1月太湖梅梁灣水體的每月營(yíng)養(yǎng)鹽濃度

2.2 太湖梅梁灣水體中藻藍(lán)蛋白濃度的月變化

圖1 2013年1月至2014年1月太湖梅梁灣水體藻藍(lán)蛋白濃度Fig.1 Phycocyanin concentration of water in Meiliang Bay， Lake Taihu from January 2013 to January 2014

在2013年1—4月期間，太湖梅梁灣水體藻藍(lán)蛋白濃度呈緩慢升高的趨勢(shì)，而在5—10月藻藍(lán)蛋白濃度大幅度升高，并在10月達(dá)到最大值(260.1 μg/L)，之后，藻藍(lán)蛋白濃度急劇下降并在11月達(dá)到全年最低值(2.9 μg/L)，春季和冬季藻藍(lán)蛋白濃度明顯低于夏季和秋季(圖1).

2.3 熒光定量反轉(zhuǎn)錄PCR測(cè)定

提取所有樣品的RNA，OD260/280值均在1.8～2.2之間，說(shuō)明提取的樣品RNA純度均符合要求. 目的基因PC-IGS和gvpC經(jīng)過一系列梯度稀釋的cDNA模板擴(kuò)增后，通過cDNA濃度梯度的對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化，對(duì)ΔCt值作圖，得到的直線方程分別為y=-0.016x+10.023和y=-0.0931x+10.109. 兩條直線斜率的絕對(duì)值都接近0，2個(gè)目的基因(PC-IGS和gvpC)和內(nèi)參基因的擴(kuò)增效率一致.

2.4 太湖梅梁灣水體中藍(lán)藻PC-IGS相對(duì)表達(dá)量的月變化

根據(jù)實(shí)時(shí)熒光定量反轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)和2-ΔΔCt計(jì)算方法，得到2013年1月至2014年1月(缺少2013年8月數(shù)據(jù))期間太湖梅梁灣水體中PC-IGS相對(duì)于室內(nèi)微囊藻PC-IGS的相對(duì)表達(dá)量. 結(jié)果表明，在不同時(shí)期內(nèi)PC-IGS相對(duì)表達(dá)量有很大差異，從1—5月藻藍(lán)蛋白基因相對(duì)表達(dá)量逐漸上升，并在5月達(dá)到最高，5月的相對(duì)表達(dá)量是1月的7倍. 但到6月藻藍(lán)蛋白基因相對(duì)表達(dá)量急劇下降至只有5月的1/4，和2月的相對(duì)表達(dá)量幾乎相同. 9月是全年中藻藍(lán)蛋白基因相對(duì)表達(dá)量最低的月份，從10月份開始藻藍(lán)蛋白轉(zhuǎn)錄水平逐漸上升，總的來(lái)看冬季相對(duì)表達(dá)量始終低于春季(圖2).

2.5 太湖梅梁灣水體中藍(lán)藻gvpC相對(duì)表達(dá)量的月變化

2013年1—3月太湖梅梁灣水體中藍(lán)藻gvpC相對(duì)表達(dá)量呈升高趨勢(shì)，并在3月達(dá)到全年表達(dá)量的最高值. 1月和2月gvpC的相對(duì)表達(dá)量很接近，2—3月其相對(duì)表達(dá)量卻急劇上升，3月相對(duì)表達(dá)量幾乎是1、2月份的3倍，到4月時(shí)gvpC相對(duì)表達(dá)量直線下降到只有3月份的1/2. 5—10月這段時(shí)間內(nèi)gvpC相對(duì)表達(dá)量呈下降趨勢(shì)，并在9月和10月達(dá)到最低值，10月份的相對(duì)表達(dá)量幾乎檢測(cè)不到. 從結(jié)果還可以看出，gvpC相對(duì)表達(dá)量從10月就開始上升(圖2).

圖2 2013年1月至2014年1月太湖梅梁灣水體中藍(lán)藻PC-IGS和gvpC相對(duì)表達(dá)量的月變化Fig.2 Relative expressions of PC-IGS and gvpC in cyanobacteria in Meiliang Bay， Lake Taihu from January 2013 to January 2014

2.6 相關(guān)性分析

表3 環(huán)境因子與PC-IGS以及gvpC基因相對(duì)表達(dá)量的相關(guān)性分析

*表示P<0.05，**表示P<0.01.

3 討論

熒光定量PCR技術(shù)在藍(lán)藻水華研究中的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛. 目前，基于目標(biāo)DNA片段的定量PCR技術(shù)已經(jīng)成熟而且被廣泛應(yīng)用于估算野外環(huán)境藍(lán)藻豐度和產(chǎn)毒微囊藻豐度[13-14]，這項(xiàng)技術(shù)能夠快速確定藍(lán)藻水華毒性，并對(duì)藍(lán)藻水華的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)做出評(píng)價(jià). 而本研究運(yùn)用反轉(zhuǎn)錄定量PCR技術(shù)檢測(cè)了太湖梅梁灣水體藍(lán)藻PC-IGS和gvpC在2013年1月至2014年1月不同時(shí)間內(nèi)的相對(duì)表達(dá)量，在轉(zhuǎn)錄水平上檢測(cè)藍(lán)藻在不同外部環(huán)境下數(shù)量和浮力的動(dòng)態(tài)變化. 在實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果分析中采用2-ΔΔCt方法分析基因表達(dá)的相對(duì)變化，它的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須知道起始模板的拷貝數(shù)，只須保證PCR擴(kuò)增目標(biāo)基因和內(nèi)參基因的擴(kuò)增效率相同，分析基因相對(duì)表達(dá)量即可. 在本實(shí)驗(yàn)中將室內(nèi)樣品的cDNA模板稀釋成一系列梯度，利用內(nèi)參基因(16S rRNA)和目的基因(PC-IGS和gvpC)引物擴(kuò)增，通過cDNA濃度梯度的對(duì)數(shù)值對(duì)ΔCt值構(gòu)造曲線，所得到的2條直線斜率的絕對(duì)值(0.016和0.0931)都接近于0，說(shuō)明2個(gè)目的基因(PC-IGS和gvpC)和內(nèi)參基因的擴(kuò)增效率一致，從而保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性.

結(jié)合2013年1月到2014年1月藻藍(lán)蛋白濃度的月變化以及藍(lán)藻生活史來(lái)看，11月到次年2月是藍(lán)藻整個(gè)生活史中一個(gè)非常特殊的時(shí)期——越冬期，藻體經(jīng)歷了大量消亡后逐漸下沉，所以導(dǎo)致水體中藍(lán)藻數(shù)量逐漸減少，并一直處于低位. 隨著春季(3—5月)溫度上升、光照加強(qiáng)，在冬季下沉到湖泊底泥以及上覆水中的水華藍(lán)藻細(xì)胞及群體開始進(jìn)入水柱，逐漸復(fù)蘇生長(zhǎng)，所以看到2013年3—5月梅梁灣水體藍(lán)藻數(shù)量逐漸增加. 與閻榮等[15]和吳曉東等[16]對(duì)太湖、巢湖和玄武湖等湖泊的周年野外觀測(cè)研究和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的結(jié)果略有不同：他們指出在秋季，隨著溫度的降低，不同湖泊及不同湖區(qū)的水體中表征藍(lán)藻生物量的藻藍(lán)蛋白濃度逐漸下降. 而本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)梅梁灣水體藻藍(lán)蛋白濃度從5月份逐漸升高并持續(xù)到10月，這可能是由于2013年夏、秋季的溫度高于往年同期，導(dǎo)致藍(lán)藻水華完全消失的時(shí)間推遲.

從基因表達(dá)水平上看，PC-IGS和gvpC的表達(dá)在時(shí)間上存在差異，gvpC的表達(dá)早于PC-IGS，可能是由于隨著gvpC表達(dá)量的升高，藍(lán)藻迅速合成偽空胞，從而帶動(dòng)藍(lán)藻從水體上浮到水體表面，進(jìn)而使得藍(lán)藻獲得適宜的生長(zhǎng)條件和營(yíng)養(yǎng)鹽，這時(shí)藻藍(lán)蛋白基因才開始迅速表達(dá). 在藍(lán)藻水華形成的各個(gè)階段，偽空胞是否一直為藍(lán)藻提供浮力并起到?jīng)Q定性作用并不清楚，本研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻在越冬復(fù)蘇階段，gvpC轉(zhuǎn)錄水平逐漸升高并在3月份達(dá)到最大值，但是在藍(lán)藻生物量增加以及上浮階段，gvpC表達(dá)水平逐漸降低. 這表明gvpC的表達(dá)及偽空胞的形成極有可能是微囊藻擺脫休眠狀態(tài)、重新獲得浮力的一個(gè)標(biāo)志性轉(zhuǎn)變，當(dāng)藻細(xì)胞重新恢復(fù)成正常細(xì)胞后即不需要gvpC的持續(xù)表達(dá). 這一結(jié)果與張永生等[17]的室內(nèi)研究結(jié)果一致：在微囊藻上浮過程中，偽空胞的氣體相對(duì)含量先增加后減少，gvpC基因轉(zhuǎn)錄水平也隨著微囊藻上浮逐漸降低，他的研究還表明偽空胞是微囊藻上浮的主要浮力提供者，該浮力僅能使微囊藻懸浮在水中，不能使其漂浮到水面形成藍(lán)藻水華. 與gvpC表達(dá)不同，PC-IGS相對(duì)表達(dá)量從1—5月逐漸升高，并在5月迅速達(dá)到最大值，貫穿整個(gè)越冬復(fù)蘇期. 當(dāng)形成水華后，PC-IGS的表達(dá)才逐漸下降. 這可能是由于當(dāng)微囊藻進(jìn)入水華期后，可以上浮至湖面獲得最大光照，無(wú)法繼續(xù)合成藻藍(lán)蛋白. 而水體藻藍(lán)蛋白濃度卻從3月逐漸增加并持續(xù)到10月，主要是因?yàn)槲⒛以宓膹?fù)蘇可能是一個(gè)漸進(jìn)的過程，加之底泥表面的微囊藻種源不斷進(jìn)入水體，上浮至水體表面，直至盛夏藻濃度才到達(dá)最高值.

致謝：葛秀春、余麗、杜明勇等對(duì)本實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)與幫助，特此致謝！

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Environment factors and expression of PC-IGS andgvpCgenes in Meiliang Bay of Lake Taihu

ZHANG Jinli1，2， YU Long1， GE Xiuchun3， LI Yuyan1& YU Yang2

(1：CollegeofBiotechnologyandPharmaceuticalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211816，P.R.China)

(2：StateKeyLaboratoryofLakeScienceandEnvironment，NanjingInstituteofGeographyandLimnology，ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008，P.R.China)

(3：VirginiaCommonwealthUniversity，Richmond23284，USA)

The relative expression of intergenic spacer region-within the Phycocyanin(PC-IGS) and gas vesicle gene(gvpC) in cyanobacteria in Meiliang Bay， Lake Taihu from January of 2013 to January of 2014， was investigated using reverse transcription-quantitative PCR， compared to those in interiorMicrocystisaeruginosa. In addition， we analyzed the influence of environmental factors on the relative expressions of PC-IGS andgvpCgene. The results showed that the relative expression of PC-IGS increased from January to May of 2013， and reached the maximum in May of 2013. The relative expression ofgvpCgene rose from January of 2013， and reached the maximum in March of 2013. The expression ofgvpCgene increased earlier than that of PC-IGS. The data also showed that the relative expression of target gene PC-IGS was correlated significantly and positively with the concentrations of nitrate nitrogen， dissolved oxygen， ammonia， nitrite nitrogen and orthophosphate salt， negatively with pH value， and not significantly with temperature， total nitrogen and total phosphorus. The relative expression of target genegvpCwas correlated significantly and positively with the concentrations of ammonia， nitrate nitrogen and orthophosphate salt. They are positively correlated with the concentrations of total nitrogen and nitrite nitrogen， but negatively with pH value and temperature， and not significantly with the concentrations of dissolved oxygen and total phosphorus in water.

PC-IGS;gvpC; reverse transcription-quantitative PCR; environmental factors; relative expression; Lake Taihu

*國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07506-001)和太湖流域(江蘇)水生態(tài)功能分區(qū)與標(biāo)準(zhǔn)管理工程建設(shè)課題(2011ZX07534-001)聯(lián)合資助. 2014-09-11收稿；2014-12-12收修改稿. 張金麗(1989～)，女，碩士研究生；E-mail：18761681572@163.com.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2015， 27(5)： 895-901

DOI 10.18307/2015.0516

?2015 byJournalofLakeSciences

**通信作者；E-mail:lzsswgc@163.com.