The effects of temperature and nutr

The effects of temperature and nutrients on the growth and dynamics of toxic and non-toxic strains of Microcystis during cyanobacteria blooms
Abstract
In temperate latitudes, toxic cyanobacteria blooms often occur in eutrophied ecosystems during warm months. Many common bloom-forming cyanobacteria have toxic and non-toxic strains which co-occur and are visually indistinguishable but can be quantified molecularly. Toxic Microcystis cells possess a suite of microcystin synthesis genes, while non-toxic strains do not. For this study, we assessed the temporal dynamics of toxic and non-toxic strains of Microcystis by quantifying the microcystin synthesis gene and the small subunit ribosomal RNA gene, 16S (an indicator of total Microcystis), from samples collected from four lakes across the northeast US over a two-year period. Nutrient concentrations and water quality were measured and experiments were conducted which examined the effects of elevated levels of temperatures (+40C), nitrogen, and phosphorus on the growth rates of toxic and non-toxic strains of Microcystis. During the study, toxic microcystis cells comprised between 125 and 100% of the total Microcystis population in Lake Ronkonkoma, NY, and between 0.01% and 6% in three other systems. In all lakes, molecular quantification of toxic Microcystis was a better predictor of in situ microcystin levels than total cyanobacteria, total Microcystis, chlorohyll a, or other factors, being significantly correlated with the toxin in every lake studied. Experimentally enhanced temperatures yielded significantly increased growth rates of toxic Microcystis in 83% of experiments conducted, but did so for non-toxic Microcystis in only 33% of experiments, suggesting that elevated temperatures yield more toxic Microcystis cells and/or cells with more mcyD copies per cell, with either scenario potentially yielding more toxic blooms. Furthermore, concurrent increases in temperature and P concentrations yielded the highest growth rates of toxic microcystis cells in most experiments suggesting that future eutrophication and climatic warming may additively promote the growth of toxic, rather than non-toxic, populations of microcystis, leading to blooms with higher microcystin content.

Kết quả (Việt) 1:

Những ảnh hưởng của nhiệt độ và chất dinh dưỡng sự tăng trưởng và động thái của độc hại và không độc hại chủng của Microcystis trong vi khuẩn lam nởTóm tắtỞ vĩ độ ôn đới, độc hại lam nở thường xảy ra trong hệ sinh thái eutrophied với ấm mùa. Nhiều phổ biến hình thành nở lam có độc hại và không độc hại chủng mà đồng xảy ra và trực quan không thể phân biệt nhưng có thể được định lượng phân tử. Độc hại Microcystis tế bào có bộ gen microcystin tổng hợp, trong khi không độc hại chủng thì không. Cho nghiên cứu này, chúng tôi đánh giá tạm thời dynamics độc hại và không độc hại các chủng Microcystis bởi định lượng microcystin tổng hợp gen và nhỏ tiểu đơn vị ribosome RNA gen, 16 (một chỉ số của tất cả Microcystis), từ mẫu thu thập từ 4 hồ qua vùng đông bắc chúng tôi trong một khoảng thời gian hai năm. Nồng độ chất dinh dưỡng và chất lượng nước được đo và thí nghiệm đã được tiến hành có kiểm tra những ảnh hưởng của nồng độ của nhiệt độ (+40C), nitơ và phốt pho các mức tăng trưởng của các chủng độc hại và không độc hại Microcystis. Trong thời gian học, tế bào microcystis độc hại bao gồm giữa 125 và 100% của tổng dân số Microcystis Lake Ronkonkoma, NY, và giữa 0,01% và 6% trong ba hệ thống khác. Ở tất cả lakes, định lượng phân tử của độc hại Microcystis là một dự báo tốt hơn tại chỗ microcystin cấp hơn tất cả các vi khuẩn lam, tổng số Microcystis, chlorohyll a, hoặc các yếu tố khác, đáng kể tương quan với các độc tố trong mỗi hồ nghiên cứu. Nâng cao thử nghiệm nhiệt độ mang lại tốc độ tăng trưởng tăng lên đáng kể của độc hại Microcystis trong 83% các thí nghiệm tiến hành, nhưng đã làm như vậy cho không độc hại Microcystis trong chỉ 33% thử nghiệm, cho thấy rằng nhiệt độ cao mang lại độc tế bào Microcystis và/hoặc các tế bào với bản hơn mcyD mỗi tế bào, với cả hai kịch bản có khả năng năng suất hơn độc hại nở. Hơn nữa, đồng thời gia tăng nhiệt độ và nồng độ P mang lại các mức tăng trưởng cao nhất của microcystis độc hại các tế bào trong hầu hết các thí nghiệm cho thấy rằng eutrophication trong tương lai và sự nóng lên khí hậu additively có thể thúc đẩy sự phát triển của độc hại, hơn là không độc hại, dân số của microcystis, dẫn đến nở với nội dung microcystin cao hơn.