铜绿微囊藻高温胁迫后的超补偿生长

将在40℃条件下培养5d和10d的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB905)转接至新鲜培养基,以25℃培养条件下转接的相同细胞密度的培养物为对照,然后均置于相同的培养条件下恢复生长.研究了各培养物的生长、叶绿素a浓度、光系统Ⅱ的光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率和呼吸速率的变化.结果表明,在40℃高温下分别培养5d和10d,铜绿微囊藻的比生长速率、Fv/Fm等指标均受到显著抑制(p0.01).但在胁迫解除后的中后期,40℃培养5d组的比生长速率为0.362,显著高于其对照组的0.301(p0.05),证明在恢复生长中出现超补偿生长现象;而40℃培养10d组的比生长速率为0.358,与其对照组的0.341差异不显著(p0.05),证明在恢复生长中出现等补偿生长现象.铜绿微囊藻的这种超补偿生长特性是其成为水华优势种的一个生物内源性因素.     

混合抗生素对铜绿微囊藻的生物效应

选取SP(螺旋霉素)和AM(阿莫西林)为目标化合物,研究二者的混合物对铜绿微囊藻的生长、Chla(叶绿素a)合成及微囊藻毒素合成与释放的影响. 结果表明:SP与AM以等毒性〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7,ρ(SP+AM)为4~15 μg/L〕混合时,铜绿微囊藻的生长及Chla的合成均受到抑制,并且ρ(SP+AM)越高,抑制作用越明显,在ρ(SP+AM)为15 μg/L时生长抑制率最大,为109.86%;SP与AM以等浓度〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶1,ρ(SP+AM)为1~10 μg/L〕混合,ρ(SP+AM)≤4 μg/L时促进铜绿微囊藻的生长,ρ(SP+AM)为1 μg/L时促进作用最明显,铜绿微囊藻的比生长率高出对照组39.13%;ρ(SP+AM)≥5 μg/L时则抑制铜绿微囊藻生长;而Chla的合成在各试验浓度下均受到抑制. SP与AM对铜绿微囊藻的联合毒性表现为拮抗作用. 混合抗生素在各试验浓度和混合配比条件下,均导致藻细胞内藻毒素合成量的上升,并引起胞外藻毒素的释放量增加,ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7且ρ(SP+AM)为5 μg/L组释放比例最高,达到37.96%. 因此,混合抗生素的存在可导致铜绿微囊藻对水环境的危害进一步加深.      

水温和营养盐增加对太湖冬、春季节藻类生长的影响

为探讨水温和营养盐增加对冬、春季节太湖藻类生长和群落演替的影响,研究了不同水温(不增温、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0℃)和不同营养盐浓度(低、中、高营养盐浓度)下藻类的生长及优势种群变化. 结果表明:藻类∑ρ(Chla)〔蓝藻、绿藻及硅藻中ρ(Chla)总量,下同〕随着水温的升高呈增加趋势,在20.0℃下∑ρ(Chla)为0.19~12.94μg/L,显著高于其他水温试验组(0.01~6.83μg/L);与较低水温(不增温、12.0、14.0℃)相比,较高水温(16.0、18.0、20.0℃)更能显著促进藻类对氮、磷营养盐的吸收利用. 添加营养盐后,硅藻、绿藻ρ(Chla)的日均值分别为0.52~4.07、0.17~0.52μg/L;湖水中∑ρ(Chla)呈增长趋势,并且浮游植物群落结构的优势种由绿藻转变为硅藻,硅藻ρ(Chla)所占比例从试验初始的50%升至75%~98%, 说明营养盐增加可加大硅藻的竞争优势;而绿藻的生长则可能同时受水温和营养盐共同作用的影响,因此太湖冬、春季节藻类的演替同时受到水温和营养盐的影响.      

水生观赏植物红掌对铜绿微囊藻的化感作用

为研究红掌根部浸提液和红掌种植水对铜绿微囊藻生长的化感抑制作用,考察了红掌根添加量(以ρ计)分别为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 g/L及红掌种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用,同时研究了不同红掌根添加量下铜绿微囊藻的光合作用指标及生理活性指标的变化. 结果表明,红掌根部浸提液能有效抑制铜绿微囊藻的生长,在红掌根添加量(3.0、4.0 g/L)较高时,对铜绿微囊藻的抑制率超过90%. 藻类的光合活性也受到极大的损伤,具体表现为最大光量子产量和有效光量子产量的降低,最大相对电子传递速率的降低等. 铜绿微囊藻细胞内的酶系统工作也受到抑制,细胞膜和细胞器膜受自由基严重攻击,细胞受损伤程度较大,具体表现为MDA(丙二醛)的快速积累和POD(过氧化物酶)活性的急剧降低. 随着红掌根添加量的升高,其对铜绿微囊藻生长的化感抑制效果显著加强. 与对照组相比,高红掌根添加量组(3.0、4.0 g/L)的光量子产量降低了0.3,c(MDA)升高了10 nmol/mL以上,POD活性降低了3 U/mg. 试验第18天时,对照组、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 g/L红掌根添加组ρ(Chla)分别为515.80、396.35、246.44、160.50、3.67和4.13 μg/L. 红掌种植水对于铜绿微囊藻的生长具有抑制作用,其抑制效果差于高红掌根添加量试验组的抑制效果.      

低光低温联合作用对铜绿微囊藻复苏能力的影响

运用正交实验设计方法研究了低温低光联合作用对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB 905,以下称905)生长与光合活性的影响.采用比色法测定了铜绿微囊藻细胞叶绿素、类胡萝卜素的含量及组成比例,同时使用植物效率分析仪(Water-PAM)测定了905细胞的光合活性,并通过回复培养验证了其光合作用回复的能力.结果表明,相对于正常培养条件,低温低光对M.aeruginosa的生长均有不同程度的抑制作用,在9℃各处理组中,M.aeruginosa基本无法生长,因此可推测905细胞生长的温度阈值应高于9℃.在12℃各处理组中,光强为影响905细胞生长的主要因子,12℃、100 lx能促进其初期的生长,据此推测这一条件可能为微囊藻复苏的起始条件.15℃、100 lx处理组中,藻生长最快,生物量(以叶绿素a计)最大值为0.88 mg/L左右,分别为其他处理组的2～17倍;并且在15℃各处理组中,905细胞在"微光"(100 lx)处理组中叶绿素含量,电子传递速率及最大光量子产量均高于"低光"(500 lx)处理组,显示出相对于"低光"条件,铜绿微囊藻对"微光"的适应性更强.而回复培养的数据显示,9℃和12℃处理组样品在5 d内能迅速恢复其生长与光合活性,并最终与15℃处理组样品同样,荧光量子产量最终保持在0.55～0.6左右,并能稳定生长.研究结果对揭示铜绿微囊藻对湖泊底泥中越冬环境条件的耐受阈值及复苏的起始条件有重要意义.     

硼化合物对普通小球藻的急性毒性效应

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为受试生物,采用批量培养法考察了不同质量浓度的硼酸和四硼酸钠对藻细胞生物量、ρ(Chla)、ρ(蛋白质)以及MDA(丙二醛)含量的96 h急性毒性效应,初步探讨了硼化合物对普通小球藻的毒性作用. 结果表明:在2种硼化合物胁迫下藻细胞的生长受到抑制,尤其是当ρ(硼)≥40 mg/L时抑制作用极其显著(P<0.01);ρ(硼)为0~80 mg/L时,硼酸和四硼酸钠对藻细胞生长的最大抑制率分别为89.42%和86.72%,硼的抑制作用呈明显的剂量-效应关系,并且随暴露时间延长而减弱,96 h时藻细胞恢复生长. 硼酸和四硼酸钠对藻细胞的96 h-EC₅₀(半数有效浓度)分别为82.03和71.19 mg/L(以硼计);与对照组相比,二者对普通小球藻的毒性效应表现为,随着暴露时间的延长,ρ(Chla)降低、ρ(蛋白质)先减后增、MDA含量升高. 研究显示,硼化合物对普通小球藻的毒性作用,可能是由于短期内引发藻细胞产生活性氧自由基并造成膜脂质和其他生物大分子的氧化损伤所致.      

水华微囊藻对除草剂S-异丙甲草胺胁迫的光合活性响应

随着农业生产的发展,酰胺类除草剂的大量使用造成了一系列环境污染问题.为探究酰胺类除草剂——S-异丙甲草胺对水生生态系统造成的影响,运用浮游植物分类荧光仪(Phyto-PAM),以蓝藻中的水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)为受试生物,测定了水华微囊藻在不同ρ(S-异丙甲草胺)胁迫下7 d内光合色素含量及相关叶绿素荧光参数的变化.结果表明:①培养周期内,随ρ(S-异丙甲草胺)的增加水华微囊藻叶绿素a与类胡萝卜素的含量均受到不同程度的抑制.②各S-异丙甲草胺处理组的实际光能转化效率〔Y(Ⅱ)〕在培养后1~5 d均低于对照组,到第7天时均恢复正常水平.③从第3天起,各S-异丙甲草胺处理组最大光能转化效率(F_v/F_m)、半饱和光照强度点(I_k)均高于对照组,并且10、25和50 mg/L S-异丙甲草胺处理组的最大电子传递速率(P_nmax)也高于对照组.④从第5天起,10、25和50 mg/L S-异丙甲草胺处理组的快速光响应曲线均高于对照组.⑤除50 mg/L S-异丙甲草胺处理组的α(光能利用率)显著低于对照组外,其余各S-异丙甲草胺处理组的α值随培养时间的增加出现波动,到第5天又恢复正常水平.研究显示:当ρ(S-异丙甲草胺)范围为0.1~50 mg/L时,水华微囊藻中光合色素含量降低,而水华微囊藻能通过稳定实际光能转化效率及光能利用率来提高最大光能转化效率、电子传递速率及耐强光能力,从而增强光合活性耐受外来胁迫;当ρ(S-异丙甲草胺)为50 mg/L时,水华微囊藻抗胁迫能力有所降低.      

扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光的影响

风浪扰动在湖泊和水库中频繁发生,是影响湖泊生态系统的重要因素之一.为了解太湖风浪扰动对水华微囊藻群体生长的影响,并探究其影响机理,利用室内摇床试验,设置不同的扰动强度（0、50、100、200、400 r/min）来模拟太湖风浪扰动,扰动时间为24 h,并测定不同扰动强度下水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光参数.结果表明,所有试验组中,100 r/min组的ρ（Chla）、微囊藻数量、F_v/F_m（潜在最大光合效率）、ETR_max（潜在最大光合速率）、I_k（半饱和光强）和α（光能利用效率）增加最快,试验结束时分别为扰动前的3.29、10.75、1.20、2.30、2.21和1.21倍;并且扰动结束后,100 r/min组中3~10细胞群体细胞数量占比由25.80%降至20.70%,显著低于对照组（P < 0.05）,而>10细胞群体细胞数量占比由0增至25.55%,显著高于对照组（P < 0.05）.方差分析表明,试验第7~11天,100 r/min组的ρ（Chla）、水华微囊藻数量、F_v/F_m、ETR_max和α显著高于对照组（P < 0.05）;第1~5天,400 r/min组的ρ（Chla）、ETR_max和I_k显著低于对照组（P < 0.05）.研究显示,适宜的扰动强度（100 r/min）促进水华微囊藻群体生长和光合活性,过高的扰动强度（400 r/min）则抑制水华微囊藻群体生长和光合活性.      

淀山湖水质富营养化和微囊藻毒素污染水平

研究淀山湖不同季节水体中总磷(TP)、总氮(TN)、pH、水温、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)含量和优势藻种等富营养化相关指标;在培养条件下,研究不同温度、光照、氮磷浓度对铜绿微囊藻的生长及微囊藻毒素LR(MC-LR)产生的影响;研究藻细胞密度和微囊藻毒素LR浓度的相关关系.结果表明:淀山湖水质已呈富营养化状态,春末和夏季水质和水文条件适合藻类生长.湖水TN和TP年平均值分别达1.93mg/L和0.18mg/L,TN和TP的年超标率达93.5%和92.2%.TP的高峰期比施肥的高峰期延迟出现约一个月,说明沿湖农业对富营养化指标的影响较大.淀山湖常年生长的藻类分别是蓝绿藻、硅藻、隐藻和裸藻等,夏季水华中可见污染指示藻如微囊藻、鱼腥藻和针杆藻等产毒藻.培养条件下,铜绿微囊藻在25℃和3000lx时生长最快,但产毒量却分别在20℃和5000lx时达到最大值;合适其生长和产毒的氮、磷浓度分别为650μmol/L和6.5μmol/L.现场和实验室条件下,均发现磷为藻类生长的限制因子,微囊藻毒素-LR浓度与藻细胞密度或铜绿微囊藻细胞密度之间存在正相关关系,提示可以用藻细胞密度来估算水中毒素的浓度.     

温度对铜绿微囊藻细胞浮力的调控机制

为了探讨温度对铜绿微囊藻细胞浮力的调控机制,将铜绿微囊藻分别置于10、15、20、25、30℃条件下,利用改良的percoll密度梯度离心法测得细胞密度,计算出细胞浮力大小,同时测量细胞内比生长速率、光合活性、NAD(P)H依赖型氧化还原脱氢酶活性、糖含量、蛋白含量和漂浮细胞百分比.结果显示,在实验温度范围内(10~30℃),随着温度升高,铜绿微囊藻的漂浮细胞百分率增加,浮力变大;同时,细胞内糖含量减少,蛋白含量增加,光合作用和NAD(P)H 依赖型氧化还原脱氢酶活性增强.10、15℃条件培养7d,细胞的密度分别增加了2.7%和1.3%,糖含量分别增加了95.3%和65.5%,漂浮细胞百分比分别降低了23.8%和18.3, NAD(P)H依赖型氧化还原脱氢酶活性分别降低了23.8%和18.3%;而20、25和30℃条件培养7d,细胞的密度则分别减少了2.8%、3.8%和3.2%,糖含量分别减少了8.5%、2.9%和19.4%,漂浮细胞百分比分别增加了0%、7%和8.5%,NAD(P)H依赖型氧化还原脱氢酶活性分别增加了0%、7%和8.5%.研究结果显示:温度主要通过影响铜绿微囊藻细胞的光合速率、生长代谢速率和伪空胞含量来改变细胞密度实现浮力调节.低温下糖含量增加是浮力消失的主要原因,细胞漂浮与沉降的温度阈值在15~20℃之间.     

基于GAM模型的太湖叶绿素a含量与环境因子相关性分析

随着富营养化程度的加剧,太湖近30年来水华频发.为了探讨太湖西部沿岸水华暴发与环境因子的关系,于2017年4月1-18日（当地历年蓝藻暴发早期）在太湖西部沿岸进行了密集原位调查.共采集样品72个,测定了水温、溶解氧、各形态氮、磷营养盐浓度以及风速等环境指标,并利用GAM（广义相加模型）定量分析了叶绿素a含量与各环境因子间的关系.结果表明:①叶绿素a含量波动幅度较大（17.10~795.89 mg/m3）,太湖西部沿岸带有明显的蓝藻水华暴发现象.②水温、风速以及硝态氮浓度与叶绿素a含量的变化显著相关（P<0.05）,各环境因子按其对叶绿素a含量变化的解释率排序为水温>风速>硝态氮浓度.其中水温是影响叶绿素a含量最为重要的环境因子,叶绿素a含量随着水温的升高呈现明显上升趋势.风速也是影响叶绿素a含量的关键因子之一,较低的风速（<3 m/s）有利于蓝藻的漂移集聚从而形成水华,引起叶绿素a含量的升高.研究显示,GAM模型较好地解释了叶绿素a的含量变化,模型总体解释度达到70.6%,可为太湖西部沿岸蓝藻水华早期的预测预警提供一定的基础支撑.      

Isolation and algae-lysing characteristics of the algicidal bacterium B5

Water blooms have become a worldwide environmental problem.Recently,algicidal bacteria have attracted wide attention as possible agents for inhibiting algal water blooms.In this study,one strain of algicidal bacterium B5 was isolated from activated sludge.On the basis of analysis of its physiological characteristics and 16S rDNA gene sequence,it was identified as Bacillusfusiformis.Its algae- lysing characteristics on Microcystis aeruginosa,Chlorella and Scenedesmus were tested.The results showed that:(1)the algicidal bacterium B5 is a Gram-negative bacterium.The 16S rDNA nucleotide sequence homology of strain B5 with 2 strains of B.fusiformis reached 99.86%,so B5 was identified as B.fusiformis;(2)the algal-lysing effects of the algicidal bacterium B5 on M.aeruginosa, Chlorella and Scenedesmus were pronounced.The initial bacterial and algal cell densities strongly influence the removal rates of chlorophyll-α.The greater the initial bacterial cell density,the faster the degradation of chlorophyll-α.The greater the initial algal cell density,the slower the degradation of chlorophyll-α.When the bacterial cell density was 3.6 x l07 cells/ml,nearly 90% of chlorophyll-αwas removed.When the chlorophyll-αconcentration was less than 550μg/L,about 70% was removed;(3)the strain B5 lysed algae by secreting metabolites and these metabolites could bear heat treatment.     

盐度对化感物质青蒿素胁迫下铜绿微囊藻生长及叶绿素荧光的影响

化感物质青蒿素已被证明具有良好的控制蓝藻水华的作用。为探究盐度存在情况下,青蒿素对铜绿微囊藻的胁迫作用是否受到影响,在0～15‰盐度条件下,测定青蒿素对铜绿微囊藻生长、叶绿素a含量以及叶绿素荧光参数的影响。结果表明：铜绿微囊藻具有一定的适盐性,5‰的盐度可以促进铜绿微囊藻生长,但盐度>10‰则对藻产生显著抑制作用。加入化感物质青蒿素后,低盐度对藻的促进作用消失,盐度强化了青蒿素对铜绿微囊藻的抑制和对光合系统的破坏,具体体现在破坏铜绿微囊藻光合色素、光合作用结构,降低光合反应中心的活性,降低PSⅡ受体侧的电子传递能力等方面。研究成果中为青蒿素在微咸水中的应用提供参考。     

电活化过硫酸盐去除铜绿微囊藻的效果及机理研究

为了开发微藻及藻类有机物的高效去除技术,采用电活化过硫酸盐(EC/PS)体系处理含铜绿微囊藻的水样. 通过藻细胞密度和叶绿素a含量测定以及扫描电镜观察,研究了EC/PS体系的除藻特性及影响因素;采用荧光区域积分法定量分析了除藻过程中胞内有机物(IOM)和胞外有机物(EOM)的变化特征;利用电子顺磁共振波谱仪测定了EC/PS体系中的自由基类别,并分析了EC/PS体系的除藻机理. 结果表明:①在初始藻细胞密度为1.24×107~1.30×107 cells/mL,电压为7 V,初始pH为6,初始PS浓度为4 mmol/L的条件下,当EC/PS体系处理60 min时,藻细胞和叶绿素a的去除率分别达90.80%和98.41%,明显优于单独EC体系和单独PS体系;当EC/PS体系处理10 min时,IOM的总荧光响应值降低了77.39%. 在处理过程中,以腐殖酸类物质为主的胞内有机物会大量释放. ②EC/PS体系中电化学作用对除藻的平均贡献率为54.63%;同时,除藻过程可产生大量的SO₄?·和·OH,且其随处理时间的增加而增加. 研究显示,EC/PS体系能有效去除铜绿微囊藻及藻类有机物,反应体系中的SO₄?·和·OH发挥了重要作用.      

外源一氧化氮对亚心形扁藻的生长效应及光谱研究

对海洋绿藻亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)分别进行了不同一氧化氮(NO)浓度和光照强度的培养实验,并进行了叶绿素a和类胡萝卜素含量测定,及室温吸收光谱和荧光光谱测定.结果表明,不同NO浓度、不同加入方式对亚心形扁藻生长有明显不同的促进或抑制作用,NO对亚心形扁藻生长的影响存在阈值.不同浓度NO在不同光照下对微藻生长的作用是一致的,外源NO可以弥补弱光照对藻生长的限制.NO对亚心形扁藻光合色素含量的影响和对藻密度的影响是一致的.NO对藻细胞中叶绿素复合蛋白组成没有显著影响,但对色素含量及其相对组成会产生一系列影响.NO能使藻细胞激发能的传递效率提高,从而提高光合作用速率,表现为细胞生长加快,藻细胞生物量增加.     

连续水流和间歇水流对微囊藻生长的影响

为了解不同的水体流动方式对铜绿微囊藻生长的影响。实验在控制温度和光照条件下,室内采用野外原水培养基模拟连续水流和间歇水流微囊藻的生长。实验结果表明,间歇水流下微囊藻在各流速下的生长差异较小,连续扰动下微囊藻在各流速下的生长差异较大,在流速为35 cm/s时达到最大值;间歇性扰动条件下微囊藻密度较连续性水流条件下高。这可能是在间歇扰动下水流主要影响藻细胞对营养盐的吸收,连续扰动的低流速下主要是通过对营养盐的吸收对微囊藻产生影响,在高流速下是水流对藻细胞的机械破坏为主;同时培养基中藻细胞形成群体产生微环境有利于微囊藻的生长。水体流动的方式不同,水流对微囊藻细胞生长的作用将发生改变,这为扰动控制蓝藻生长提供科学依据。     

UV-C辐照抑制铜绿微囊藻生长的动态实验研究

以我国典型淡水水华藻种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa905)为研究对象,采用推流式低压紫外灯反应器研究在动态条件下Ultraviolet-C(UV-C)辐照对蓝藻生长抑制作用的效果.对数培养期的蓝藻液流经反应器进行UV-C辐照处理,其后正常培养,在培养期2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、9 d分别取样,通过研究级倒置荧光显微镜在荧光视野下进行细胞计数.结果表明,辐照处理未引起铜绿微囊藻细胞的大量破裂死亡,36~115 mW.s.cm-2剂量范围的UV-C辐照能在9 d内有效抑制2.6×105~2.7×105cells.mL-1的铜绿微囊藻细胞密度增长,31~50 mW.s.cm-2剂量范围的UV-C辐照能在9d内有效抑制9.0×105~1.15×106cells.mL-1的铜绿微囊藻细胞密度增长.     

美人蕉根系对铜绿微囊藻的化感作用

通过在铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)培养物中添加美人蕉(Canna indica)种植水的方式,研究了美人蕉种植水对铜绿微囊藻的抑制效应. 结果表明:①以蒸馏水培养3 d收集获得的美人蕉种植水对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制作用; 在与铜绿微囊藻共培养20 d后,美人蕉种植水对铜绿微囊藻的抑制率最高可达64.4%,对照组铜绿微囊藻中ρ(Chla)是种植水的1.98倍. ②美人蕉种植水(根系分泌物)中有乳酸、己二酸、棕榈酸、乙二醇和硬脂酸等10种脂肪酸,其根系提取物中有乳酸、3-儿茶酚乳酸、亚油酸和棕榈酸等19种物质. ③美人蕉种植水和根系提取物中乳酸含量均最高,美人蕉根系提取物中化合物种类多于种植水,美人蕉种植水中绝大部分化合物在其根系提取物中均可找到. 推断美人蕉自身代谢产生的化感物质释放于水体中,可有效抑制铜绿微囊藻的正常生长.