成長期の浮力におけるMicrocystisコロニーの細胞容積とコンパクトネスの共調節的役割

Co-regulatory role of Microcystis colony cell volume and compactness in buoyancy during the growth stage.

• Huaming Wu
• Tiantian Yang
• Chunbo Wang
• Cuicui Tian
• Oscar Omondi Donde
• Bangding Xiao
• Xingqiang Wu

抄録

ミクロシスティスのコロニーの浮力は、水面でのブルームの発生と優勢を決定する。マイクロシスティスのコロニーの浮力は、細胞密度の調節や大型凝集体の形成の他に、コロニーあたりの細胞体積の増加（V）やコロニーのコンパクトさ（コロニーに対する細胞の体積比、VR）が促進すると考えられる。しかし、コロニーの内部構造の変化と浮力との関係については、これまでに数件の研究が行われているに過ぎず、浮遊速度（FV）におけるコロニーのVとVRの協調的な役割については、ほとんど研究が行われていないのが現状です。本研究では、総Vとクロロフィルaの線形関係に基づいてMicrocystisコロニーのコンパクトさを測定する方法を最適化し、コロニーサイズやV範囲群の違いによってVRとFVの関係が異なることを明らかにした。フィールド実験と実験室実験の両方で、FV/(D、中央値直径)はVRと有意な線形関係を示し、細胞密度と細胞外多糖類が短期間で変化していないことを示し、フィットした直線の傾きと切片を介して推定することができた。また、FV、VR、Vの間に機能的関係を構築したところ、高いVRとVはMicrocystisの浮力を促進することがわかった。このことは、細胞のコンパクト性やVを高めることが、Microcystisコロニーの浮力を促進するための積極的な調節戦略である可能性があることを意味している。したがって、Microcystisコロニーの内部構造を定量化することは、Microcystisブルーム発生の評価やその管理に強く推奨される。グラフィカルアブストラクト。

The buoyancy of Microcystis colonies determines the occurrence and dominance of bloom on the water surface. Besides the cell density regulation and the formation of larger size aggregates, increases in cell volume per colony (V) and the colony's compactness (i.e., volume ratio of cells to the colony, VR) may promote Microcystis colony buoyancy. Yet only a few studies have studied the relationship between the internal structure variation of colonies and their buoyancy, and the co-regulatory role of V and VR of Microcystis colonies in the floating velocity (FV) remains largely unexplored. In the present study, we optimized a method for measuring the compactness of Microcystis colonies based on the linear relationship between total V and chlorophyll a. Different relationships between the VRs and FVs were observed with different colony size and V range groups. Both field and laboratory experiments showed that FV/(D, median diameter) had a significant linear relationship with VR, indicating that the cell density and extracellular polysaccharides were unchanged over a short time period and could be estimated via the slope and intercept of a fitted line. We also constructed a functional relationship between FV, VR, and V and found that high VR and V can promote Microcystis buoyancy. This means that increasing cell compactness or V may be an active regulation strategy for Microcystis colonies to promote buoyancy. Therefore, quantifying the internal structure of Microcystis colonies is strongly recommended for the assessment of Microcystis bloom development and their management. Graphical abstract.