基于流式细胞技术的铜绿微囊藻自动识别参数筛选方法研究

微囊藻的快速定量研究是水华预防与控制的重要研究内容,本研究基于浮游植物流式细胞仪,探讨了铜绿微囊藻特征指标体系建立的方法.研究发现FL Red Average为将藻细胞与培养体系中杂质有效区分的最重要的指标.通过与显微计数和蛋白核小球藻的重复试验验证了该指标的有效性.在此基础上,以蛋白核小球藻为干扰信号,探讨了铜绿微囊藻特征指标建立的方法.结果表明,红色荧光信号均值(FL Red Average)为铜绿微囊藻最重要的特征指标,能实现铜绿微囊藻与杂质信号和蛋白核小球藻的有效区分.为兼顾准确与效率,结合指标的生理意义与数学特征,建议FL Red Average、SWS Average与FL Orange Average为铜绿微囊藻特征指标,相应的取值范围为1.39 mv～17.72 mv、22.05 mv～781.15 mv和0.43 mv～ 1.84 mv.     

薄荷提取物对3株微藻生长特性的影响

薄荷中含有不同的化感物质,其化感作用可能抑制或促进微藻生长,达到对水华微藻或商业微藻的调控作用。该研究以铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和栅藻为受试藻种,探究了薄荷提取物对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和栅藻生长特性的影响。发现薄荷提取物对铜绿微囊藻(蓝藻)的生长具有抑制作用,其抑制率最大可达97%,而对蛋白核小球藻和栅藻(均为绿藻)的生长具有一定的促进作用,最大促进率可分别达552%和176%,两株受试绿藻的干重最大增加0.60 g/L和0.62 g/L。可见,薄荷提取物对不同藻种的生长特性影响不同,通过添加薄荷提取物控制微藻生长,达到对不同藻种的调控作用。     

荷花不同部位浸出液对3种淡水藻类生长的影响

文章探讨了荷花不同部位(茎和叶)浸出液对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻及四尾栅藻生长的影响,为利用荷花化感物质减少湖泊富营养化提供基础。结果表明荷花不同部位的浸出液对3种藻类均有抑制作用,荷花叶浸出液抑制效果好于荷花茎浸出液。荷花不同部位浸出液对藻类的半浓度效应(EC5)0各不相同,荷花叶浸出液对四尾栅藻的EC50为4.21 g/L,抑制效果最好;铜绿微囊藻及蛋白核小球藻的EC50值分别为5.35 g/L、9.92 g/L;荷花茎浸出液对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻及四尾栅藻的EC50值分别为9.52 g/L、7.28 g/L、6.90 g/L。     

水稻秸秆浸泡液对蓝藻和绿藻生长选择性抑制作用

运用流式细胞仪研究了水稻秸秆浸泡液(RSE)对藻类生长、形态学特征(细胞大小)和生理参数(叶绿素荧光强度)的影响.RSE对有毒、无毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、有毒水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、鱼害微囊藻(Microcystis ichthyoblabe)这4种蓝藻和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)这3种常见绿藻生长的抑制作用具有选择性.RSE浓度为2.0~10.0 g·L~(-1)时,可以显著抑制蓝藻的生长,同时强烈影响了藻细胞的叶绿素荧光强度和细胞大小.有毒水华鱼腥藻、鱼害微囊藻、有毒和无毒铜绿微囊藻的7d EC50分别为1.72、2.21、2.92和5.72 g·L~(-1).暴露于RSE的蛋白核小球藻和斜生栅藻,细胞生长被促进了并观测到有群体形成;而对羊角月牙藻来说,当RSE浓度为1.0~4.0 g·L~(-1)时月牙藻生长和叶绿素荧光强度被抑制,但是当RSE浓度为8.0~10.0g·L~(-1)时,月牙藻生长被显著促进.总之,RSE对蓝藻生长的抑制效果强于羊角月牙藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻,蓝藻光合系统Ⅱ反应中心的敏感性和绿藻群体的形成可能是造成两者对水稻秸秆敏感性不同的重要原因.     

基于高光谱特征提取的藻类叶绿素a反演模型

选取自然界中分布较广泛的小球藻和铜绿微囊藻为研究对象,进行室内藻类光谱试验,同步测定其ρ(叶绿素a),并分别建立基于混合高斯函数的小球藻和铜绿微囊藻高光谱信息模型. 在此基础上,利用模拟退火算法实现模型的非线性参数拟合,提取这2种藻的高光谱特征,通过非线性回归分析,反演得到分解后的高光谱信息模型的峰高(h_i)与ρ(叶绿素a)的定量模型,实现对水体中小球藻和铜绿微囊藻ρ(叶绿素a)的预测. 结果表明:藻类高光谱特征提取算法能有效揭示小球藻和铜绿微囊藻的光谱本质特征,并得出相应的小球藻和铜绿微囊藻叶绿素a反演模型.      

除草剂百草枯对蓝藻和绿藻的毒性

为评估除草剂百草枯对藻类生态系统的环境毒害效应,测定了百草枯对4株蓝藻:铜绿微囊藻(M.aeruginosa XW01,M.aeruginosa 7806)、平裂藻(Merismopedia sp.)、集胞藻(Synechocystis PCC 6803),以及两株绿藻:蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和绿球藻(Chlorococcum sp.472)的毒害效应,采用半效抑制浓度EC5o值、无观察效应浓度(NOEC)、最低观察效应浓度(LOEC)及慢性值(ChV)评价了百草枯对6株藻的毒性.结果表明:蓝藻对百草枯的敏感性显著大于绿藻,蛋白核小球藻的96 h-EC50值是铜绿微囊藻XW01的96 h-EC50值的7.4倍.百草枯毒害作用具有时间效应,暴露时间越长,毒害作用越强.     

2-甲基乙酰乙酸乙酯对藻细胞膜和亚显微结构的影响

为揭示化感物质抑制藻类的机理, 研究了芦苇化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(eathyl-2-methyl acetoacetate, EMA)对蛋白核小球藻、铜绿微囊藻和普通小球藻细胞膜磷脂脂肪酸种类、含量以及藻细胞亚显微结构的影响,采用Bligh and dye法提取藻类细胞膜磷脂脂肪酸,GC-MS测定脂肪酸种类和含量,透射电镜法观测细胞亚显微结构. 结果表明, EMA使蛋白核小球藻细胞膜不饱和脂肪酸亚麻酸、亚油酸含量都增加了14%, 而饱和脂肪酸肉豆蔻酸、棕榈酸含量则下降了12%和11%. 加入EMA后, 铜绿微囊藻细胞膜中不饱和脂肪酸C18∶1和C18∶2含量分别增加了12%和10%, 饱和脂肪酸C18∶0和C16∶0含量则下降. EMA对普通小球藻细胞膜磷脂脂肪酸含量没有显著影响. EMA使蛋白核小球藻和铜绿微囊藻细胞壁脱落, 细胞膜破裂, 细胞内含物渗出, 细胞内片层结构解体, 细胞核和线粒体结构损坏. EMA对普通小球藻细胞亚显微结构没有显著破坏.     

利用络合铜控制水华优势藻的试验研究

试验研究了络合铜对蓝藻水华优势藻铜绿微囊藻和绿藻水华优势藻普通小球藻的杀藻抑藻效果。试验结果表明,络合铜对铜绿微囊藻的抑制作用优于对小球藻的抑制作用。当投加1mg/L以上络合铜络合时对铜绿微囊藻有很好的杀灭作用,但投加浓度提高到5mg/L时才能有效抑制普通小球藻的生长。同时还开展了络合铜对青鳉鱼的急性毒性试验,得出了络合铜的半致死浓度分别为24hLC50=8.5mg/L;48hLC50=5.7mg/L;96hLC50=3.9mg/L。     

金鱼藻与铜绿微囊藻共生情况下的化感作用

研究了金鱼藻(Ceratophfllum demersum)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)共生时二者之间的相互作用.通过追踪测定铜绿微囊藻的藻细胞密度、叶绿素a浓度、藻胆蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量,研究了金鱼藻对铜绿微囊藻的化感作用机制,以及铜绿微囊藻对金鱼藻生长的胁迫.结果表明,金鱼藻对铜绿微囊藻有明显的抑制作用,作用96 h后藻细胞完全死亡;排除营养和光的竞争影响,认为抑制作用主要是由化感作用引起的.培养过程中,铜绿微囊藻叶绿索a和藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和藻红蛋白)都有不同程度的损伤;作用末期,藻蓝蛋白的损伤程度最大,叶绿素a次之.藻细胞SOD活性以及MDA含量均呈先升高后降低的趋势.铜绿微囊藻对金鱼藻也有一定胁迫作用,使其生长量减少,叶绿素a、类胡萝卜素含量降低.     

三维荧光光谱法分类测量水体浮游植物浓度

测量了富营养化水体中13 种浮游植物的活体三维荧光光谱和激发荧光光谱,通过光谱相似性原则将浮游植物分成3 种光谱组,分析了光合色素组成与各光谱组三维荧光光谱特征的关系.选择梅尼小环藻、小球藻和铜绿微囊藻纯种培养体,配制10 种不同浓度比例的浮游植物混合培养体,利用平行因子模型算法(PARAFAC)对混合培养体的三维荧光光谱进行了拟合,成功地区分了3 种浮游植物组分.组分1(梅尼小环藻)、组分2(小球藻)和组分3(铜绿微囊藻)在模1 上得分与其在混合样品中的实际相对浓度具有良好的线性关系,相关系数分别达到0.98222, 0.97865 和0.99788,证实了利用三维荧光光谱和PARAFAC 模型分类测量浮游植物浓度的可行性.     

脂肪酸类物质的抑藻效应及其构效关系

研究了17种脂肪酸对产毒铜绿微囊藻、蛋白核小球藻以及斜生栅藻的抑制效应,比较了脂肪酸抑藻的构效关系.结果表明,17种脂肪酸单独作用对研究的3种藻均有一定的抑制作用,但对产毒铜绿微囊藻的抑制作用最强.脂肪酸类物质抑藻效应与其化学结构密切相关,脂肪酸不饱和程度越高抑制作用越佳,碳链越短抑藻效果越好,奇数碳脂肪酸的抑藻效果好于偶数碳脂肪酸.多种脂肪酸联合抑藻具有协同抑制作用.     

不同磷浓度对小球藻铜绿微囊藻生长及生理的影响

常通过对藻类某些生理生化指标的测定,甄别水体的营养状态。实验以小球藻(Chlorella sp.)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为对象,研究它们在不同磷浓度下藻细胞480 nm和665 nm吸光度的比值(OD480/665)、光系统Ⅱ的最大光化学效率(F v/Fm)、碱性磷酸酶活性(APA)等的响应及其作为营养状态指标的可能性进行了探讨。结果发现磷浓度与小球藻OD480/665负相关;而铜绿微囊藻OD480/665值与磷浓度相关性不明显。P缺乏能导致小球藻和微囊藻F v/Fm降低。小球藻产生的APA与培养基中磷含量负相关,而铜绿微囊藻产生碱性磷酸酶的量与培养基中磷含量关系并不明显。研究结果表明OD480/665、Fv/Fm、APA可以反映小球藻磷限制情况,不能反映铜绿微囊藻磷限制情况;藻类生理生化指标对磷的响应与种类有关,用来指示营养限制情况时需谨慎。     

铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的氮营养动力学特征

利用批量培养试验比较研究了氮限制条件下铜绿微囊藻(Microcystis aerugiuosa)和斜生栅藻(Scendesmus obliquus)对氮的生长反应,并应用Monod方程计算了2种藻的营养动力学参数(μ_max和K_s). 结果表明,ρ(氮)为0～2.00 mg/L时铜绿微囊藻比增长率快速增长;ρ(氮)为0～4.00 mg/L时斜生栅藻比增长率快速增长. 铜绿微囊藻的最大比增长率(μ_max)为0.23 d-1,半饱和常数(K_s)为0.14 mg/L;斜生栅藻的μ_max为0.41 d-1,K_s为0.24 mg/L. 根据生长动力学参数可以预测,当氮缺乏时,铜绿微囊藻容易形成优势,当氮丰富时,斜生栅藻容易形成优势.      

UV-C辐照对延滞期6种微藻生长抑制效果

藻类季节性暴发生长是许多地区水源管理中的难题,亟待研发安全高效的控藻方法。该文以我国水源6种典型藻株为研究对象,包括蓝藻铜绿微囊藻、浮游颤藻、水华鱼腥藻,绿藻普通小球藻、斜生栅藻,硅藻针杆藻,采用准平行光束仪进行50~100 m J/cm2UV-C辐照,研究对于延滞期、低初始生物量的藻类生长抑制效果,分析藻种敏感性差异。结果表明,50~100 m J/cm2UV-C剂量对于铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和针杆藻具有2~4 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量37%~60%,对于普通小球藻和斜生栅藻仅有1~2 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量16%~33%,对于浮游颤藻无抑制效果且会加速其生长。在生长能力和光合活性两方面,硅藻(针杆藻)和蓝藻(铜绿微囊藻和水华鱼腥藻)的敏感性均显著高于绿藻(斜生栅藻和普通小球藻)和蓝藻浮游颤藻藻株。     

景观用再生水氮磷条件下两种典型水华藻类的生长及竞争规律

针对再生水景观水体的藻类控制,以BG11培养基为基础,设定不同氮磷浓度,对铜绿微囊藻和小球藻进行了纯培养和共培养实验。实验结果表明:初始总氮浓度为15 mg/L、总磷浓度为0.1 mg/L时两种藻就能出现明显的生长高峰;当总氮浓度为3⁴5 mg/L,氮磷比为3045 mg/L,氮磷比为30¹50的情况下,小球藻在与铜绿微囊藻的竞争中容易成为优势藻种。     

鄱阳湖洲滩菰浸泡液对铜绿微囊藻生长的影响

为了解鄱阳湖洲滩优势植物菰浸泡液对铜绿微囊藻生长的影响,通过控温、控光的无菌培养条件下,分析菰浸泡液中铜绿微囊藻细胞密度和藻细胞的理化指标的变化。实验结果表明,菰浸泡液对铜绿微囊藻的抑制率较高;培养到第7天时铜绿微囊藻的抑制率在81%～95%之间,并随菰浸泡液生物量含量的增加而增加,当菰浸泡液生物量8 g/L时铜绿微囊藻抑制率无显著差异(p0.05)。菰浸泡液对藻细胞产生化感作用可能的原因是化感物质使藻细胞内丙二醛(MDA)含量增加,细胞膜破坏,藻细胞直径缩短,这可能是化感物质导致藻细胞死亡的原因;在培养过程中观测到藻细胞胞外多糖含量增加,这将有利于微囊藻群体的形成而抵御化感抑制。可见,鄱阳湖洲滩优势植物菰浸泡液可抑制铜绿微囊藻的生长,防止藻类水华;该研究也可为菰在水环境中控藻提供基础数据。     

稻草秸秆发酵液的抑藻效应及其机理

为有效利用农业废弃物稻草秸秆进行抑藻,本研究对不同稻草秸秆进行了特定方式的发酵,测定了发酵液对常见淡水藻类的化感效应,探讨了其中抑藻作用强的发酵液抑藻机理.结果表明：与普通稻草秸秆发酵液相比,水稻分蘖枝发酵液对铜绿微囊藻的抑制效果显著好于普通稻草秸秆发酵液（P<0.05）,作用72h水稻分蘖枝发酵液抑制率为93.21%,168h为97.96%,而稻草秸秆发酵液120h抑制率为68.20%,168h抑制率反而显著下降,只有27.65%;前者Eh₅₀为14.073h,后者为21.036h;水稻分蘖枝发酵液对蓝藻（铜绿微囊藻）和绿藻（蛋白核小球藻、斜生栅藻）3种淡水藻均有良好抑制作用,对铜绿微囊藻抑制作用最佳（P<0.05）.在水稻分蘖枝发酵液胁迫下,铜绿微囊藻叶绿素a以及藻蓝蛋白（PC）和别藻蓝蛋白（APC）含量下降,藻细胞叶绿素自发荧光值持续降低,藻细胞结构破坏.推测水稻分蘖枝发酵液的抑藻机制之一是将藻细胞光合系统作为其攻击的靶点从而抑制藻类生长,并最终破坏细胞结构,引起细胞凋亡.     

氮磷比对蛋白核小球藻和塔玛亚历山大藻种间竞争的影响

通过单独培养和共同培养的方法,以Na NO3和KH2PO3为氮源和磷源,研究了氮磷比(4、6、9、10、13、16、22、36和91)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)生长和种间竞争的影响,并对其作用机制进行了探讨.结果表明:在单独培养模式下,蛋白核小球藻在N/P为4~22时生长适宜,N/P22时生长受抑制,而塔玛亚历山大藻在N/P为4和6时生长适宜,N/P6时生长受抑制;在共同培养模式下,蛋白核小球藻具有竞争优势,而塔玛亚历山大藻的生长受抑制,且N/P为13和16时蛋白核小球藻种群竞争优势最明显;蛋白核小球藻和塔玛亚历山大藻的培养滤液对彼此生长均未产生抑制作用,由此推测,两种微藻的种间竞争主要以资源利用性竞争为主.结果可为开发利用饵料藻进行赤潮生物防控提供一些理论依据.     

一株溶藻菌的分离、鉴定及其溶藻物质的研究

从青岛市黄岛边的某富营养化池塘中分离得到1 株具有溶藻能力的细菌,命名为YZ.通过生理生化及16S rRNA 序列对比分析鉴定,YZ 菌株属于无色杆菌属(Achromobacter).该株细菌能够有效地溶解铜绿微囊藻、小球藻和栅藻.YZ 的菌体过滤液经高温灭菌以及蛋白酶K 处理后,能强烈抑制铜绿微囊藻的生长.而YZ 菌体悬液对微囊藻无溶解作用,因此可推断YZ 菌株的溶藻因子,是一种菌体胞外分泌的非蛋白类、具有热稳定性的物质.YZ 处理过的铜绿微囊藻溶液中的丙二醛含量有较大提高,说明藻发生了膜脂过氧化.     

芦苇化感物质对藻类细胞膜选择透性的影响

以藻类渗出的K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度为表征,以ICP-MS检测为手段,研究了芦苇抑藻化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(eathyl-2-methyl acetoacetate, EMA)对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和普通小球藻细胞膜选择透性的影响. 结果表明, 在实验条件下, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻细胞经煮沸完全破坏细胞膜时K⁺渗出量为1 .45、1 .59 μg·(10⁹ cell)^-1, 当EMA浓度为2 mg·L^-1时, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的K⁺渗出量为1 .38、1 .40 μg·(10⁹ cell)^-1,当EMA浓度为4 mg·L^-1时, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的K⁺渗出量为1 .44、1 .58 μg·(10⁹ cell)^-1,离子渗出量达到完全破坏细胞膜最大渗出量的95%以上. EMA浓度为4 mg·L^-1时,普通小球藻的细胞内K⁺渗出量为0 .64 μg·(10⁹ cell)^-1, 仅为完全破坏细胞膜后K⁺渗出量的31 .5%. EMA对Mg²⁺、Ca²⁺的渗出量的影响规律与K⁺相同. EMA破坏了铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的细胞膜,但对普通小球藻的细胞膜透性没有显著影响.这是EMA选择性抑藻的机理之一.