两种典型粘土矿物对狐尾藻镉毒害效应的缓解作用

本文以高等水生植物狐尾藻为研究对象,人工模拟条件下,分别比较了膨润土和海泡石对不同浓度Cd(Ⅱ)胁迫下狐尾藻生物量、叶绿素、可溶性蛋白以及丙二醛的影响.研究结果显示,Cd(Ⅱ)对狐尾藻的光合系统、膜系统以及蛋白质等均具有明显的破坏作用;膨润土和海泡石的加入在一定程度上能够通过吸附作用将Cd(Ⅱ)固定,进而有效地降低水环境中Cd(Ⅱ)的浓度,减轻Cd(Ⅱ)对叶绿体结构的破坏,降低植物的膜质过氧化反应.实验表明,Cd(Ⅱ)初始浓度在0—30 mg·L~(-1)内,海泡石对狐尾藻镉毒害的缓解作用要强于膨润土.     

两种底质对狐尾藻生长和生理指标的影响

在温室条件下,分别以土壤和沉积物作为底质,模拟研究狐尾藻(Myriophyllum spicatum)生长和生理指标的变化。结果表明:与营养水平相当的沉积物相比,以土壤作为底质的处理,其狐尾藻茎叶生物量降低了87.15%,根系生物量增加了226.54%,根系活力降低了46.46%,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性分别增加了134.20%和119.91%,上覆水和间隙水中活性磷浓度分别增加了146.67%和1382.61%。以土壤为底质,增加该处理水体中磷浓度,抑制狐尾藻生长。     

不同水深条件下狐尾藻生长对沉积物氮磷的影响

采用巢湖原位试验研究了80、160和240 cm 3个水深条件下生长的沉水植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对沉积物和间隙水中氮磷的影响。结果表明,狐尾藻的株高和生物量随着水深的增加总体呈下降趋势,并且其差异随着生长期的延长而加大,水深为240 cm的条件下狐尾藻具有最小的株高和生物量,即240 cm的大水深条件不利于狐尾藻的个体形态构建;而相对浅的水深条件(80和160 cm)则是其生长的较佳生境。狐尾藻的生长过程中能够通过根系吸收和根际环境的改变使沉积物和间隙水中的氮磷含量明显下降,一定程度上降低了沉积物氮磷向上覆水体释放的风险,并且其抑制能力随着不同水深条件下植株的长势不同而有所差异,即在植株生长良好的浅水条件下其对沉积物和间隙水中氮磷的抑制效果更佳。因此,较浅的水环境有利于沉水植物的生长,同时还能充分发挥植物对沉积物氮磷的控释作用。     

不同水深条件下狐尾藻生长对沉积物氮磷的影响

采用巢湖原位试验研究了80、160和240 cm 3个水深条件下生长的沉水植物狐尾藻（Myriophyllum spicatum L.）对沉积物和间隙水中氮磷的影响。结果表明,狐尾藻的株高和生物量随着水深的增加总体呈下降趋势,并且其差异随着生长期的延长而加大,水深为240 cm的条件下狐尾藻具有最小的株高和生物量,即240 cm的大水深条件不利于狐尾藻的个体形态构建;而相对浅的水深条件（80和160 cm）则是其生长的较佳生境。狐尾藻的生长过程中能够通过根系吸收和根际环境的改变使沉积物和间隙水中的氮磷含量明显下降,一定程度上降低了沉积物氮磷向上覆水体释放的风险,并且其抑制能力随着不同水深条件下植株的长势不同而有所差异,即在植株生长良好的浅水条件下其对沉积物和间隙水中氮磷的抑制效果更佳。因此,较浅的水环境有利于沉水植物的生长,同时还能充分发挥植物对沉积物氮磷的控释作用。     

不同质量浓度氨氮对轮叶黑藻和穗花狐尾藻抗氧化酶系统的影响

在不同质量浓度(0、0.2、1.5、2.0、4.0、8.0 mg·L-1)氨氮条件下,对沉水植物轮叶黑藻[Hydrilla Verticillata(L.f) Royle]和穗花狐尾藻[Myriophyllum spicatum L.]的蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性变化进行了研究.实验结果显示,当氨氮质量浓度为0.2 mg·L-1时,为轮叶黑藻的适宜生长质量浓度,表现为常用的膜脂过氧化指标MDA含量和SOD活性均变化比较平缓,且蛋白质含量增加,而穗花狐尾藻由酶学指标显示,氨氮质量浓度小于0.2 mg·L-1时对它的正常生理代谢产生了影响;当氨氮质量浓度在1.5～4.0 mg·L-1的范围则对轮叶黑藻产生胁迫作用,而穗花狐尾藻在此质量浓度范围能正常生长;当氨氮质量浓度为8.0 mg·L-1时,高氨氮对2种沉水植物都表现出胁迫效应,且对轮叶黑藻的胁迫作用更强.实验结果表明在进行湖泊水生植物修复时,相对于轮叶黑藻,穗花狐尾藻更适合作为生态恢复的先锋物种.     

两种底质对狐尾藻生长和生理指标的影响

在温室条件下,分别以土壤和沉积物作为底质,模拟研究狐尾藻（Myriophyllum spicatum）生长和生理指标的变化。结果表明：与营养水平相当的沉积物相比,以土壤作为底质的处理,其狐尾藻茎叶生物量降低了87．15％,根系生物量增加了226．54％,根系活力降低了46．46％,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性分别增加了134．20％和119．91％。上覆水和间隙水中活性磷浓度分别增加了146．67％和1382．61％。以土壤为底质,增加该处理水体中磷浓度,抑制狐尾藻生长。     

水体氮浓度、形态对黑藻和狐尾藻光合特征的影响

利用黑藻和狐尾藻研究了水体氮浓度和形态对沉水植物光合特征的影响.结果表明,狐尾藻在TN≤3mg/L、黑藻在TN≤4mg/L范围内其净光合速率、最大净光合速率和暗呼吸速率均随水体总氮浓度的增加而增大,对光合作用有利,超过这个范围时,这两种供试植物的光合作用受到抑制,净光合速率和最大净光合速率降低,暗呼吸速率急剧上升;在本实验条件下,这两种供试植物的光合补偿点和光合饱和点随氮浓度的变化没有表现出规律性.在总氮一定的条件下黑藻和狐尾藻的净光合速率和最大净光合速率均随水中铵氮的增加而降低,暗呼吸速率和光合补偿点随铵氮增加而升高,说明水体铵氮的增加对黑藻和狐尾藻具有一定的毒害作用,抑制了光合作用;在本研究条件下光合饱和点对氮形态比例的变化没有明显的响应.结合我国湖泊N营养现状,可初步推断我国大部分湖泊氮浓度不会对黑藻和狐尾藻的光合作用产生直接的危害,但在水生生态系统的恢复过程中,要根据水生植物对不同氮形态的喜好特性和水质情况选择先锋物种.图2表3参27     

鼠尾藻和鸭毛藻水提液对三角褐指藻的抑制作用

调查了鼠尾藻Sargassum thunbergii和鸭毛藻Symphyocladia latiuscula水提液对三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum 生长的抑制作用.结果表明,海藻水提液明显抑制三角褐指藻生长,并且这种抑制作用来自藻体活性物质(化感物质);鼠尾藻和鸭毛藻的化感物质既溶于水也溶于乙醇,随时间可能被三角褐指藻消耗尽或发生降解,因而抑制作用减弱以至消失,最大抑制发生在接种4 d.鼠尾藻和鸭毛藻水提液抑制三角褐指藻生长的半效应质量浓度(EC_(50,96h))分别为4.37g·L~(-1)和3.59g·L~(-1),暗示三角褐指藻对鸭毛藻水提液抑制的反应更敏感.     

有机质腐解对穗花狐尾藻生长及磷积累的影响

在室内以原沉积物（处理1）和分别添加0.5%与1%有机质（植物残体）（处理2和处理3）的沉积物作为底质培养沉水植物,研究了植物残体的腐解对穗花狐尾藻生长及各器官磷积累的影响。结果表明：在试验的早期阶段,植物残体的腐解对狐尾藻的生长及磷积累有一定的抑制,其干质量积累量与磷积累量均表现为处理1〉处理2〉处理3,与处理1相比,处理2和处理3植株干质量积累量分别降低了16.9%和24.35%,磷积累量降低了24.38%和44.18%;但在培养的中后期,则表现为处理2〉处理3〉处理1,与处理1相比,处理2和处理3的穗花狐尾藻干质量和磷积累量分别增加了22.45%和7.48%、75.53%和17.21%。整个培养实验结果表明低含量植物残体的残留,促进了植株生长及磷积累,但当植物残体残留过高时,沉水植物的生长及磷积累受到抑制。3个处理不同器官干质量和磷分配比均表现为叶〉茎〉根,叶是穗花狐尾藻主要的磷累积器官。     

鼠尾藻提取物对亚历山大藻的化感效应

研究不同浓度的鼠尾藻组织蒸馏水及4种不同极性有机溶剂(甲醇、丙酮、乙醚、氯仿)提取物对亚历山大藻的生长抑制作用.结果表明:鼠尾藻组织甲醇提取物对亚历山大藻的生长抑制活性最强,大于3×10-8 mg kg-1浓度作用下亚历山大藻在1 d内完全死亡;鼠尾藻组织蒸馏水抽提物与对照组相比在各个浓度时均能显著抑制亚历山大藻的生长,但即使在最高浓度1.6×10-6mg kg-1下亦对其无致死效应;其他3种有机溶剂提取物对亚历山大藻的生长无明显影响.表明鼠尾藻组织中含有的对亚历山大藻具有抑制作用的活性物质具有较高的极性.对鼠尾藻甲醇提取物进行液液萃取,将其分离为石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相和蒸馏水相,并对亚历山大藻进行生物活性检测.结果发现,石油醚相和乙酸乙酯相具有较强的杀藻活性,表明脂肪酸可能是鼠尾藻组织内抑制亚历山大藻生长的克生物质的重要组成成分之一.图3参36     

水体营养水平对3种沉水植物生长及抗氧化酶活性的影响

模拟研究了沉水植物狐尾藻Myriophyllum spicatum L、轮叶黑藻Hydrilla verticillata L和金鱼藻Ceratophyllum demersum L在中、富两种营养水平下的生长及生理特性.研究结果表明,在45 d的培养过程中,狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻在中营养(TN1.86 mg·L-1;TP0.087 mg·L-1)和富营养(TN2.47 mg·L-1;TP0.16 mg·L-1)水平下的单株最大生物量分别是0.92、0.27、1.11、0.56、0.41和0.87 g,狐尾藻和金鱼藻在中营养水平下单株最大生物量分别较富营养水平下高出39%和22%,而黑藻在中营养水平下单株最大生物量较富营养水平下低了51%,表明狐尾藻和金鱼藻在中营养水平下的生长较黑藻好.通过对3种沉水植物可溶性蛋白和叶绿素质量分数的分析发现,黑藻在中富两种营养水平下,质量分数较低且波动平稳,金鱼藻和狐尾藻可溶性蛋白和叶绿素质量分数持续升高,表明这两种沉水植物对水体中营养盐的耐受能力较黑藻强.金鱼藻超氧歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(peroxidase)活性和丙二醛(MDA)含量在试验后期上升速度加快,且富营养水平下金鱼藻MDA质量分数的最大值是中营养水平下最大值的5倍,表明在中营养水平下金鱼藻已经受到明显胁迫,而在富营养水平下受到胁迫更为显著.在本试验条件下,黑藻生物量小,而金鱼藻SOD活性、POD活性和MDA质量分数变化幅度大,在试验后期急速上升,表明这两种沉水植物受到的营养盐胁迫较狐尾藻大,而狐尾藻在中营养水平下的耐营养盐胁迫能力较强.     

斜生栅藻与氰化钾的相互作用

以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为实验对象,研究斜生栅藻对氰化钾(KCN)的去除效果及KCN胁迫对斜生栅藻生长和抗氧化系统的影响.结果表明,斜生栅藻对0.1—100 mg·L~(-1)浓度范围内的KCN都有一定的去除能力,最大去除率达65.3%;在氰化钾胁迫下,栅藻生长速率降低,叶绿素a含量受到明显抑制且明显低于对照.KCN对斜生栅藻的96 h半数抑制浓度EC50值为0.84 mg·L~(-1).此外,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性随KCN胁迫浓度的增大而升高;栅藻丙二醛(MDA)含量在KCN胁迫下变高.通过本研究发现,绿藻对氰化物有潜在的去除能力,为含氰废水的生物处理提供了理论基础.     

HCO3-对铜绿微囊藻、四尾栅藻和小环藻增长特性及竞争行为的影响

HCO3-为湖泊水体中藻类重要的无机碳源,其含量多少的变化对藻类优势种的形成起到重要作用。文章采用含HCO3-培养基HAC与无HCO3-培养基HA对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾栅藻(Scenedesmus Quadricauda)和小环藻(Cyclotellasp.)进行纯培养和共培养竞争实验,考察HCO3-对藻类优势种形成的影响。利用logistic种群增长模型拟合纯培养三藻的生长曲线,并求出最大增长速率r以及Lotka-Volterra竞争模型求出各自竞争参数。铜绿微囊藻与四尾栅藻在HAC中纯培养和共培养的生物量K和最大增长速率r均远大于在HA中,表明这两种藻的增殖需要HCO3-作为碳源平衡胞内营养平衡;小环藻不能在有HCO3-的培养基中生存。在HAC中,铜绿微囊藻与四尾栅藻的平均抑制作用相当,实现共存。铜绿微囊藻在无HCO3-环境中对营养资源更具竞争力,其对四尾栅藻的平均抑制作用是相反抑制的1.6倍,对小环藻的抑制是相反抑制的61倍;四尾栅藻在无HCO3-环境中竞争力弱于铜绿微囊藻强于小环藻,其对小环藻的抑制是相反抑制的10倍;小环藻在HA竞争试验中被淘汰。     

阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响

在实验室内利用MA培养液培养,通过测定藻生长量和叶绿素a含量,研究不同浓度下的阿特拉津对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)生长的影响,并以藻细胞数表示的最大比生长率为指标,评价2种藻对阿特拉津的敏感性.结果表明,在0.001～5.000 mg·L-1质量浓度范围内,阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长表现出低浓度刺激、高浓度抑制的效应,且阿特拉津对四尾栅藻的刺激效应明显大于铜绿微囊藻.     

铜绿微囊藻、四尾栅藻和小环藻竞争实验培养基的选择

改变培养基的氮源形态和碳源浓度,研究铜绿微囊藻、小环藻和四尾栅藻的单藻增长行为,筛选适宜的培养基作为混藻竞争实验的共培养基。研究表明,铜绿微囊藻和四尾栅藻在氨氮培养基中的最大生物量K和最大比增长速率r均不及以硝态氮为氮源的培养基;添加高浓度HCO3-(NaHCO3 1.410 mmol/L)能够提高铜绿微囊藻和四尾栅藻藻细胞对氨氮的吸收能力;较低碳源浓度(NaCO3 0.0943 mmol/L)的培养基中,四尾栅藻的初始比增长速率及生物量远高于铜绿微囊藻,但其最大比增长速率r低于铜绿微囊藻,在实验的第10天左右铜绿微囊藻的生物量超过四尾栅藻;小环藻不能在较高浓度碳源(NaHCO3 1.504 mmol/L)下存活;铜绿微囊藻、四尾栅藻与小环藻均可在以氨氮(HA)或硝态氮(HN)为氮源的培养基中单独培养并达到实验所需生物量,因此,HN和HA可以作为实验室内这三种藻共培养适宜的培养基,为今后研究藻类种间资源竞争机制提供实验依据。     

不同氮、磷质量浓度下四尾栅藻的生长研究

在不同氮（N）、磷（P）初始质量浓度的培养液中对四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）进行培养。利用Monod方程分别计算四尾栅藻对总氮、总磷的半饱和常数（Ks）。结果表明：当氮质量浓度大于4.0 mg.L-1,磷质量浓度大于0.20 mg.L-1时能满足四尾栅藻的正常生长。四尾栅藻最适生长的氮质量浓度范围为16.0-32.0 mg.L-1,磷质量浓度范围为2.0-5.40 mg.L-1。以磷为限制底物时的半饱和常数KsP远远小于以氮为限制底物时的半饱和常数KsN（KsN〉KsP）,说明四尾栅藻对磷的亲和性高于氮。与四尾栅藻最大现存量（X）呈高度线性相关时的总氮质量浓度范围为0.50-32.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-1.0 mg.L-1。四尾栅藻特定增长率（μ）连续增加的总氮质量浓度范围为0.50-4.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-0.20 mg.L-1。     

刚毛藻3种培养方式比较

刚毛藻野外生长旺盛,但是室内培养生长效果不好.为促进刚毛藻生态学、水环境治理特性研究及开发利用,以寡枝刚毛藻(Cladophora oligoclona)为对象,分析3种培养方式(静置、通气、水体流动+通气)对刚毛藻生物量、形态和光合活性变化的影响,以建立和评估刚毛藻室内培养的方法.结果显示,水体流动+通气培养方式能有效促进刚毛藻生物量的积累;刚毛藻在3种培养方式下培养,形态变化不同,在水体流动+通气培养方式下单个细胞的长度变长、直径变短,从而表现出主枝细胞长度、分枝细胞长度、株高、分枝总长显著高于静置和通气培养方式培养的刚毛藻(P0.05);刚毛藻在水体流动+通气培养方式下显示出更高的光合活性.综上表明,水体流动+通气培养方式更适合刚毛藻的室内培养,该方法可为刚毛藻室内进一步的大量培养提供技术参考.     

非生物胁迫对盐生杜氏藻DsMPK转录、翻译和磷酸化修饰的影响

促有丝分裂活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK或MPK)途径是在真核生物中广泛存在的调控多种生理过程的信号途径,在细胞增殖、分化、凋亡、生物和非生物胁迫等生理过程的调控中起着关键的作用.盐生杜氏藻(Dunaliella salina,盐藻)是目前世界上最耐盐的真核光合生物之一.在前期实验中,已发现盐藻MAPK(DsMPK)的表达受到低温和高盐胁迫的抑制.分析DsMPK在高温、低盐、氧化、紫外胁迫中的表达变化,发现DsMPK还受到氧化胁迫的抑制.进而分析DsMPK在高温、低盐、氧化、低温、高盐和紫外胁迫中翻译和磷酸化修饰的变化,发现除低盐胁迫外,在磷酸化修饰水平DsMPK同样受到各种非生物胁迫的抑制.在对不同生长阶段盐藻DsMPK磷酸化变化的分析中还发现,DsMPK的磷酸化水平与生长速率有一致性.各方面DsMPK的变化趋势说明其为一调控生长相关的MAPK.     

不同沉水植物对沉积物磷迁移转化的影响

选择了微齿眼子菜(Potamogeton maackianus A.Benn .)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L .)和金鱼藻(Ceratophyllum demerswn L .)3种沉水植物,在温室模拟研究了不同沉水植物对湖泊沉积物磷迁移转化的影响.研究结果表明,随着培养时间的延续微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物NaOH-P有明显的吸收和转化作用,分别吸收和转化了36.9%和33.2%,而金鱼藻对沉积物NaOH-P的影响不显著;各处理随着植物的生长,由于根系的吸收作用,沉积物中Olsell-P发生了从非根际→根际→沉水植物的迁移过程,其中微齿眼子菜和穗花狐尾藻更为明显.因此,微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物磷释放的控制作用更为明显.     

刚毛藻表流湿地裸藻水华的形成与消退

刚毛藻表流湿地(SFCW-CLA)可以有效富集农村分散式污水中的营养物,并回收刚毛藻及其中的微生物作为鱼饲料,但控制不当易发生裸藻水华.分别于2014年和2015年进行优势刚毛藻表流湿地试验(DCT)和全周期刚毛藻表流湿地试验(LCT),研究环境因子(温度和太阳辐照)、营养物(TN、TP、TIC和TOC)消耗速率与SFCW-CLA中刚毛藻和裸藻生长速率的关系;并通过人工气候箱微型试验研究SFCW-CLA裸藻水华的消退机制.实验结果表明,刚毛藻的生长速率与TN、TP和TIC的消耗速率均有关,相关系数和拒绝概率分别为(R=0.66,P=0.11)、(R=0.74,P=O.06)和(R=0.83,P=0.02);裸藻的生长速率与TN(R=-0.89,P=0.01)、TP(R=-0.86,P=0.01)和TIC(R=-0.91,P=0.00)的消耗速率负相关,裸藻浓度和TOC消耗速率(R=0.60,P=0.16)正相关.刚毛藻的生长与环境温度显著相关,与太阳辐照没有相关性,说明自然光照能满足刚毛藻的生长;裸藻的生长与环境温度和太阳辐照均没有相关性,但裸藻变态明显受到太阳辐照的影响,DCT和LCT中裸藻水华持续时间的差异可能与期间环境温度和太阳辐照的差异有关; SFCW-CLA中裸藻水华的消退还直接受到太阳虫和变形虫的捕食作用影响.