被忽视的沉水大型植物在产生气味的伪鱼腥藻（Pseudanabaena）的季节性持久性中的作用

《Journal of Environmental Sciences》：Overlooked role of submerged macrophytes in the seasonal persistence of odor-producing Pseudanabaena

　　

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  产生异味的Pseudanabaena在冬季能够依附于水下植物上持续生存。
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  水下植物为这些微生物提供了额外的生存环境，帮助它们在季节更替中持续存在。
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  复杂的水下植物结构有助于促进附生生物的殖民。
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  附生的Pseudanabaena会采取光合作用适应策略。

引言

全球气候变化和普遍发生的富营养化现象加剧了许多浅水湖生态系统中的蓝藻水华。某些蓝藻不仅会产生氰化毒素，还会产生引起异味的代谢物，这些物质会损害水质和生态系统的健康（Devi等人，2021年；Quer等人，2024年）。其中最普遍的化合物——2-甲基异戊子醇（2-MIB）的存在，对饮用水供应构成了严重威胁（Gu等人，2026年；Guo等人，2025年；Su等人，2021年）。丝状蓝藻，尤其是Pseudanabaena，被认为是2-MIB污染的主要来源（Cao等人，2023年；Cui等人，2025年；Devi等人，2021年；Su等人，2021年；Zhao等人，2024年）。尽管采取了多种缓解措施，包括减少营养物质摄入（Su等人，2021年）、优化饮用水处理工艺（Zhu等人，2025年）以及原位生物控制方法（Cui等人，2025年；Su等人，2022年），但关于产生异味的蓝藻在季节性变化和反复出现的原因仍知之甚少，尤其是在不同生境下的生存策略方面。

蓝藻种群在不利季节中的持续存在是一个关键的生态过程，因为越冬的蓝藻可以作为后续季节性繁殖的菌源（Chen等人，2016年；Fu等人，2025年；Preece等人，2025年）。对太湖的频繁监测发现，大量休眠的蓝藻种子存在于沉积物与水之间的界面，并在冬季进入营养生长状态（Calomeni等人，2023年；Fu等人，2025年；Ji等人，2021年）。因此，以往的研究将沉积物确定为形成水华的蓝藻的主要越冬场所，主要关注与沉积物相关的生存策略（Calomeni等人，2023年；Park等人，2024年）。然而，其他与底物相关的生境，如水下植物表面，是否也有助于产生异味的丝状蓝藻的季节性存活，目前尚不清楚。丝状蓝藻可以以浮游形式或附生形式存在（Fu等人，2025年；Hao等人，2017年；Zhang等人，2020b年），而表面附着可能增强它们的环境持久性（Monier和Lindow，2003年；2004年；Pratt和Kolter，1999年）。一些水下植物，包括Vallisneria natans、Ceratophyllum demersum和Myriophyllum spicatum，能够在长江中下游的湖泊中全年存活（Wang等人，2017年；Zhang等人，2020c）。因此，水下植物表面可能是一个额外的庇护所，但它们对浅水湖中产生异味的Pseudanabaena的生态意义仍需进一步研究。

为填补这一知识空白，本研究结合了季节性野外观察、实验室实验和原位模拟方法，探索了东太湖中产生2-MIB的丝状蓝藻Pseudanabaena的季节性模式、生境分布、越冬过程及生态相互作用。研究目标有三个：（1）评估浮游蓝藻、与沉积物相关的蓝藻以及附生于植物上的蓝藻群落的季节性变化和生境分布，重点关注产生异味的丝状蓝藻；（2）确定水下植物是否为Pseudanabaena提供了一个不同于传统沉积物生境的额外生存环境；（3）探究水下植物的结构复杂性和生物特性如何调控附生蓝藻的殖民和生理活动。我们的发现加深了人们对产生2-MIB的蓝藻在特定生境下生存策略的理解，并为富营养化浅水湖中的异味管理提供了指导。

章节片段

野外工作

中国东太湖位于长江流域，是一个典型的浅水湖，平均水深约为1.2米，表面积约为172平方公里（Yang等人，2023年）。由于长期的营养富集，该湖在夏季和秋季经常发生蓝藻水华，并反复出现2-MIB污染（Cui等人，2025年）。

采样工作分别在2023年10月、2024年1月、2024年4月和2024年7月进行，共设置了三个采样点。

产生异味的蓝藻的季节性环境特征及动态

2023年10月至2024年7月期间，东太湖的水质参数表现出明显的季节性变化（表S2）。TN和TDN浓度在春季和夏季显著高于秋季和冬季（表1）。相比之下，TP和TDP在温暖季节通常较低。2-MIB的浓度在夏季（84.83 ± 46.55 ng/L）和秋季（48.25 ± 56.39 ng/L）较高，而在冬季则无法检测到。

浮游生物群落

水下植物为产生异味的丝状蓝藻的季节性存活提供了额外生境

蓝藻种群在不利季节中的持续存在，尤其是冬季的休眠状态，可以作为后续水华事件的菌源（Meng等人，2024年；Yao等人，2022年）。本研究发现，蓝藻群落在水柱、沉积物和水下植物表面有不同的分布（图3）。在冬季，包括Pseudanabaena在内的浮游产生异味的蓝藻从水中消失。

结论

本研究揭示了产生异味的丝状蓝藻在冬季的一种被忽视的与生境相关的存活模式，并强调了水下植物在调节其季节性动态方面的潜在生态作用。这些发现加深了我们对产生异味的蓝藻存活机制以及富营养化浅水湖中2-MIB反复出现的理解。我们的结果进一步证实了沉积物中蓝藻群落的存在的必要性。

作者贡献声明

Zhijie Cui：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据可视化，方法论研究，数据分析。Changtao Yang：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据可视化，研究监督，方法论指导。Limin Ma：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，研究监督。Xiaoyan Gu：数据可视化，研究，数据分析。Xiaobing Shen：数据可视化，研究。Bin Wan：研究，数据分析。Yuwei Tao：数据可视化。

Zhijie Cui|Changtao Yang|Limin Ma|Xiaoyan Gu|Xiaobing Shen|Bin Wan|Yuwei Tao|Yuting Sang|Yong Liu|Qinghui Huang