缺镁胁迫对普通小球藻光合生理及油脂积累的影响

小球藻是一种重要的生物资源,它在生产微藻燃料、提取生物活性物质以及水环境修复等方面具有广阔的应用,因此研究小球藻的生理生化特性具有重要的意义.镁离子在微藻的生长过程中起到了很重要的作用,不仅是叶绿素结构的中心原子,还是一些代谢途径中关键酶的辅因子.采用批次培养的方法,在对普通小球藻(Chlorella vulgaris)光合自养培养过程中,研究了在缺镁胁迫条件下的普通小球藻的光合生理及油脂积累的变化.结果表明,在缺镁胁迫条件下,普通小球藻的生物量、蛋白含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量分别降低了20%、43.96%、27.52%、28.07%,而总油脂含量增加了19.60%;普通小球藻的最大光能转化效率Fv/Fm降低了22.54%,而非光化学淬灭qN显著高于正常培养条件.本研究结果表明缺镁胁迫抑制了普通小球藻中叶绿素的合成,从而影响了光合作用的进行,导致普通小球藻生长受到抑制、蛋白质合成受阻,从而使其碳同化进入油脂的合成代谢,增加了普通小球藻油脂含量.     

光质对蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）生长特征及生化组成的影响研究

采用发光二极管(light emitting diode,LED)调制光谱,研究了不同光质(红光、蓝光、白光、红蓝混光8∶1,红蓝混光8∶2,红蓝混光8∶3)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长特性及生化组成的影响.结果表明,蓝光下蛋白核小球藻生长效果最佳,其接种后培养30 d,光密度为2.4,比生长速率为0.10 d-1,生物量为0.64 g·L-1,而其它光质下光密度、比生长速率和生物量分别在1.0~1.7、0.07~0.10 d-1和0.27~0.38 g·L-1之间,蓝光条件下其光密度、比生长速率和生物量分别约为红光下的2.05倍、1.33倍和2.06倍;红蓝混光有利于蛋白核小球藻叶绿素a和β-胡萝卜素的合成,蓝光可促进叶绿素b的合成,红蓝混光8∶1其叶绿素a和β-胡萝卜素的含量分别为13.5 mg·g-1和5.8 mg·g-1,而蓝光下分别为8.4 mg·g-1和3.6mg·g-1;红蓝混光更有利于蛋白核小球藻单位细胞干重蛋白质和总脂的积累,红蓝8∶3蛋白质含量为489.3 mg·g-1,红蓝8∶1总脂含量为311.2 mg·g-1,而蓝光下蛋白质和总脂含量均较低,分别为400.9 mg·g-1和231.9 mg·g-1.     

蓝藻水华优势藻高效防控铜制剂的筛选

在对比络合铜、有机铜和无机铜3类5种典型铜制剂对蓝藻水华优势藻--铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和2种非靶标藻种--普通小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的96 h生长抑制效果的基础上,进一步开展了3类铜制剂抑制铜绿微囊藻生长的15 d延长效应研究.试验结果表明,质量分数为25%的络氨铜水剂、30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂和20%乙酸铜可湿性粉剂对蓝藻水华优势种有较好的生长抑制效果,其对初始密度为2×105～4×105mL-1铜绿微囊藻的96 h半抑制浓度(以下均以有效成分的质量计)分别为0.03、0.06和0.05 mg·L-1,且初始藻密度对抑藻效果并无明显影响.试验质量浓度为0.25 mg·L-1的25%络氨铜水剂、0.30 mg·L-1的30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂或0.20 mg·L-1的20%乙酸铜可湿性粉剂均能抑制铜绿微囊藻增长,且在0～15 d内都不会出现藻细胞再次复苏和增长.此外,由于铜制剂对铜绿微囊藻的96 h半抑制浓度远低于其对普通小球藻和斜生栅藻的96 h半抑制浓度,因此可在有效控制靶标藻种的同时不对非靶标藻种的生长造成严重威胁.络氨铜、琥胶肥酸铜、乙酸铜有望被开发成为高效、绿色的蓝藻水华控制剂.     

抗生素与杀菌剂顺序暴露对绿藻的联合毒性

本文选取常见的3种抗生素盐酸强力霉素(DOX)、红霉素(ERY)、土霉素(OXY)和3种三唑类杀菌剂腈菌唑(MYC)、丙环唑(PRO)、戊唑醇(TCZ)混合体系为研究对象,以生态系统中初级生产者绿藻(蛋白核小球藻)为受试生物,研究目标污染物顺序暴露的联合毒性.结果表明,6种单一目标污染物对蛋白核小球藻抑制毒性大小为:PRO>DOX>TCZ>ERY>MYC>OXY.抗生素-三唑类杀菌剂混合体系在50%效应浓度(EC₅₀)下同时暴露和顺序暴露的抑制率差异为0.38%~36.76%.DOX与PRO、TCZ、MYC任何一种三唑类杀菌剂顺序暴露于蛋白核小球藻,顺序相反后,对蛋白核小球藻的毒性作用均增强,最大可增强36.82%.在不同浓度与时间的影响下,PRO-DOX和TCZ-DOX顺序暴露毒性高于调整暴露顺序后的DOX-PRO和DOX-TCZ顺序暴露毒性,且浓度越高,抑制率差异越大.在96h~144h暴露时间下,暴露浓度EC₅₀/20的顺序暴露抑制率差异为0.65%~11.57%;暴露浓度EC₅₀的顺序暴露抑制率差异为0.15%~36.93%,顺序暴露的抑制率差异范围随浓度增加变大.在EC₅₀/20~EC₅₀暴露浓度下,暴露时间96h的顺序暴露抑制率差异为0.29%~36.93%,暴露时间144h的顺序暴露抑制率差异为0.215%~30.09%,顺序暴露的抑制率差异范围随时间增加变小.因此,顺序暴露会改变抗生素与三唑类杀菌剂对蛋白核小球藻联合毒性大小,且顺序暴露、暴露时间和暴露浓度是影响毒性作用大小的关键因素.     

己烯雌酚与四溴双酚A对小球藻生长效应的影响（Effects of Diethylstilbestrol and Tetrabromobisphenol A on Growth of Chlorella pyrenoidosa）

采用化学品对藻类毒性测试的标准试验方法,分别研究了己烯雌酚和四溴双酚A单组分对小球藻生长及光合色素含量的影响,并用相加指数法评价了己烯雌酚和四溴双酚A双组分对小球藻的联合毒性效应.结果表明,藻细胞密度和光合色素含量随己烯雌酚和四溴双酚A浓度增加而明显下降,且均表现出较好的浓度-效应关系,其对小球藻的96h-EC50值分别为0.0248mg·L-1和0.0455mg·L-1;两者对小球藻96h的联合毒性效应为拮抗作用.     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。     

过氧化氢和一氧化氮在小球藻抗阿特拉津胁迫中的作用

过氧化氢(H_2O_2)和一氧化氮(NO)作为信号分子,可调节植物生长、发育以及应对外源性胁迫。利用过氧化氢酶(CAT)以及NO清除剂(PTIO),研究了除草剂阿特拉津(atrazine,100μg·L~(-1))影响小球藻生长的机理,并分析内源性H_2O_2和NO在小球藻抗除草剂胁迫中的作用。研究结果表明,阿特拉津在诱发小球藻细胞死亡的过程中,不同程度促发了H_2O_2和NO生成;外源CAT可通过清除H_2O_2和诱导NO来缓解阿特拉津对小球藻的生长抑制;PTIO与阿特拉津的联合实验进一步证实,小球藻体内的NO诱导与H_2O_2的爆发无关,它们之间的合成没有相关性。因此,除草剂阿特拉津主要通过诱导小球藻体内的H_2O_2爆发来破坏藻细胞,抑制其生长,与NO的信号传递无关。     

壬基酚对浮游生物的毒性效应及其食物链传递

以蛋白核小球藻及5种枝角类（微型裸腹溞、多刺裸腹溞、盔型溞、蚤状溞、大型溞）浮游动物为研究对象,开展壬基酚（NP）对浮游生物的毒性效应,及NP在“水-蛋白核小球藻-大型溞”食物链的生物富集和生物传递能效研究.结果表明：NP对微藻的半抑制效应浓度为3.33mg/L;对5种枝角类浮游动物的48h半致死效应浓度范围介于8.67~131.79μg/L,裸腹溞属耐受性显著高于溞属.1和5μg/LNP连续暴露下,大型溞存活率显著降低,且首次繁殖时间延迟,前者仅在第8d有子代产出,而后者未观察到子代个体.微藻对培养液中0.1mg/LNP的生物富集系数（BCF）在3h时达到最大值7393.投喂NP暴露后的微藻,大型溞摄食率呈显著降低的趋势,且第3d天出现死亡现象.大型溞体内NP含量最大值为0.07mg/g,NP经蛋白核小球藻传递到大型溞的生物富集系数仅为0.097.NP的低食物链传递可能与大型溞对NP的转化、大型溞生长过程中的蜕壳以及摄食后的消化和排泄过程有关.     

pH对鱼腥藻和普通小球藻生长竞争的影响

pH值是藻类生长环境的重要理化指标,它可以通过改变环境酸碱度和碳酸盐平衡系统及不同形态无机碳分配关系来影响藻类的生长。为揭示水体中常见藻类的生长过程及其与pH的相互关系,设置了6.0,7.0,8.0和9.0等4个pH梯度,通过室内实验模拟水体条件,研究不同pH条件下主要水华藻类--鱼腥藻（Anabaena sp.strain PCC）和常见淡水藻类--普通小球藻（Chlorella vulga）的生长和种间竞争。结果表明,无论是在单种培养还是在共同培养体系中,4个pH条件下两种藻类的最大生物量差异显著（P〈0.05）,鱼腥藻和普通小球藻的最适pH均为9.0,其中单种培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为4473.5×104,689.6×10^4 cells·mL-1;共同培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为2798.0×10^4,296.5×10^4 cells·mL-1。竞争试验结果表明,pH对藻类种间竞争抑制参数能够产生显著影响,pH 7.0时普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数（β）最大,为12.91;鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数（α）则是pH 6.0时最大,为1.778。在4个pH条件下普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数（β）均大于鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数（α）,与单种培养相比,鱼腥藻最大藻细胞数受到明显削弱,说明普通小球藻在竞争中占优势。因此,在水产养殖过程控制和精准培水技术研究,以及控制养殖水体富营养化的过程中,可以通过调节养殖水体pH值以及普通小球藻的浓度来控制鱼腥藻的生长。     

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.