海洋硅藻三角褐指藻经黑暗与UV辐射后的补偿生长(英文)

补偿生长是生物体对环境变化的一种适应性反应,主要指生物体遭受到不良环境胁迫后其生长及生理机能受到制约,但当不良环境胁迫解除后,生物体的生长能力会得到不同程度的恢复,表现出相对未受不良环境胁迫生物体超常生长的现象.迄今为止,补偿生长研究的对象主要集中在水生动物、反刍动物和高等植物上,而针对体积微小的海洋浮游植物的研究非常有限.海洋微藻是海洋生态系统最主要的初级生产者,在自然界物质和能量流动中扮演着至关重要的角色;同时,它们可以广泛应用在水产养殖、食品加工、医药保健、环境保护和生物制能等各种行业,具有非常好地开发利用前景.本文利用海洋硅藻三角褐指藻为试验材料,设置黑暗胁迫和UV辐射胁迫处理,着重测定微藻在恢复生长时期的藻生物量,叶绿素a含量和蛋白质含鼍等指标,探讨经黑暗与UV辐射胁迫后三角褐指藻的补偿生长现象.结果显示,无论是先经正常光照处理还是2 d黑暗处理,UV辐射0.1 rain和0.8 rain的微藻生物量都明显高于不经UV辐射胁迫的微藻生物置;此外,经过不同程度的黑暗与UV辐射处理后,微藻在恢复生长期的叶绿素a和蛋白质含量在某特定生长时期中明显高于对照组的叶绿素a和蛋白质含最.结果表明,三角褐指藻对外界环境变化具有适应能力,一旦不良环境胁迫被解除,微藻会表现出一定的补偿生长效应.我们的研究结果不但拓展和丰富了目前补偿生长的研究对象范围,而且还能为当前赤潮的形成、预测和防治提供一个新的研究思路,为有益经济微藻的高效率培养与利用提供理论指导.     

不同氮浓度下三角褐指藻生长特性和化学组成

三角褐指藻是一类海洋单细胞硅藻,富含多不饱和脂肪酸,可以作为鱼、虾、贝等理想的饵料。而近年该藻曾多次在我国沿海海域发生暴发性增殖,给当地生态环境带来了一定的影响。为了探讨不同氮浓度对三角褐指藻生长特性和化学组成的影响,设置了低氮(44 μ mol.L-1)、中氮(880 μmol.L-1)和高氮(4 400 μmol.L-1)浓度三种处理,着重测定三角褐指藻的细胞密度、比生长率、生物量、可溶性糖、蛋白质含量和叶绿素含量等指标。结果表明,高氮浓度明显地促进了藻细胞的生长繁殖。高氮浓度下的藻细胞密度、比生长率和生物量分别比低氮浓度下的提高了 5.38 倍、0.81 倍和 2.86 倍。藻生长前期,高氮浓度和中氮浓度下的生长曲线相似,呈现一个"S"型的曲线。另外,高氮浓度下的藻细胞可溶性糖、蛋白质和叶绿素a含量分别是低氮浓度下的 2.5 倍、1.5 倍和 15 倍,说明高氮浓度促进了藻细胞化学组成的转化和积累。结果揭示,氮浓度可能是导致三角褐指藻近年在我国沿海海域发生暴发性增殖的重要因素。     

铁浓度诱导的三角褐指藻生长和生化组分变化

采用试验生态学方法,以海洋硅藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置一系列铁浓度处理(3.15mg·L-1、6.30 mg·L-1、9.45 mg·L-1、18.90 mg·L-1和34.65 mg·L-1),着重测定藻液光密度(OD450)、比生长率、藻细胞密度、藻生物量、叶绿素含量和蛋白质含量等生理生化指标,探讨铁浓度对海洋微藻生长特性和生化组分的影响.结果表明,铁浓度对三角褐指藻的生长状况产生了显著的影响.三角褐指藻经培养48 h后,不同铁浓度下的藻液光密度(OD450)存在显著的差异,6.30 mg·L-1铁浓度下的藻液光密度值(OD450)最高,而随着铁浓度的进一步升高,藻液光密度值(OD450)却明显降低;比生长率和藻细胞密度在3.15 mg·L-1到9.45 mg·L-1铁浓度范围内随着铁浓度升高而增大(最大值分别约为0.609 d-1和1200×104 cell·mL-1),但高于9.45 mg·L-1的铁浓度显著降低了比生长率和藻细胞密度;在试验所设置的铁浓度范围内,藻生物最表现出随铁浓度的升高而增大的趋势,34.65 mg·L-1铁浓度下的藻生物量高达0.460 mg·ML-1.同样地,微藻叶绿素a含量和蛋白质含量也明显地受到铁浓度的影响.在3.15 mg·L-1到18.90 mg·L-1铁浓度范围内,叶绿素a含量逐渐增高(最大值为2.41 mg·L-1);同样地,蛋白质含量在9.45 mg·L-1.铁浓度下达到最大值(0.153 mg·mL-1),而随着铁浓度的逐渐升高,叶绿素和蛋白质含量却明显降低.研究结果表明.铁浓度诱导海洋微藻的生长及代谢发生变化.一定较高浓度的铁显著地促进了藻细胞的生长繁殖和藻细胞化学组分的转化和积累.这些发现将有利于加深认识铁浓度在海洋生态系统中扮演的角色,进一步明确赤潮爆发的生理生态机制,从而有助于人们采取有效的预测、预防和管理措施以降低赤潮的危害.     

风浪扰动促进中肋骨条藻和球形棕囊藻增殖的模拟研究

利用中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)两种海洋微藻为研究材料,设置以摇床震荡模拟风浪扰动培养处理与摇床静止培养处理,着重测定藻液光密度(OD680)、比生长速率、藻体生物量和叶绿素含量等生理生化指标,研究风浪扰动对海洋微藻细胞增殖的作用效应,比较不同海洋微藻对风浪扰动的响应差异,探讨风浪扰动对海洋微藻生消的影响。结果表明,模拟风浪扰动处理显著地促进了中肋骨条藻和球形棕囊藻的细胞增殖:模拟风浪扰动处理下中肋骨条藻和球形棕囊藻的最大生长速率分别为0.77/d和0.54/d,而静止培养处理下中肋骨条藻和球形棕囊藻的最大生长速率分别只有0.44/d和0.32/d。同样地,中肋骨条藻和球形棕囊藻在模拟风浪扰动处理下的生物量(分别为277.78和435.56 mg/L)和叶绿素a含量(分别为1.68和3.63 mg/L)也显著高于他们在静止培养处理下的生物量(分别为82.22和50.00 mg/L)和叶绿素a含量(分别为1.23和0.91 mg/L)。结果揭示,适宜的风浪扰动有利于海洋微藻的生长繁殖,进而可能会促成海洋赤潮的爆发;不同海洋微藻对扰动的响应性差异,可能是引起海洋生态系统中赤潮藻群落动态更替变化的一个重要因素。     

海洋赤潮藻球形棕囊藻在氮磷富营养下的细胞增殖

利用常见海洋赤潮微藻球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)为试验研究材料,以舵海洋微藻营养液为对照(1P1N:磷质量浓度为5×10-3g·L-1.氮质量浓度为75×10-3g·L-1),设置3组富磷和富氮营养处理(3P1N:磷质量浓度为15×10-3 g·L-1,氮质量浓度为75×10-3 g·L-1;1P3N:磷质量浓度为5××10-3 g·L-1,氮质量浓度为225×10-3 g·L-1;3P3N:磷质量浓度为15××10-3 g·L-1,氮质量浓度为225×10-3 g·L-1),利用细胞记数和叶绿素荧光测定等方法研究了藻细胞在不同富磷和富氮条件的增殖情况.结果显示,不同浓度磷和氮营养下的藻体荧光值变化在试验周期内均呈现"S"型曲线,表明藻细胞的生长经历缓慢期,快速期和平缓期3个阶段;同时,不同的富磷和富氮营养条件对球形棕囊藻的叶绿素荧光值有一定的影响,其中在对照1P1N下的藻体荧光值最低,在试验结束时(第10天)只有850 μg·L-1,而在3P1N,1P3N和3P3N条件下的藻体荧光值均达到900 μg·L-1以上,显著高于1P1N下的藻体荧光值,表明富磷和富氮营养可以促进藻细胞的生长增殖,但在试验设置的不同富磷和富氮营养下的藻体荧光值之间没有显著的差异.就不同磷和氮营养条件下的藻最大比生长速率而言,3P3N和3P1N条件下的最大,均达到0.77 d-1,明显高于1P1N和1P3N条件下的藻最大比生长速率(分别只有0.70 d-1和0.69 d-1).此外,试验结束时细胞密度的变化趋势与藻体荧光值相似,富磷和富氮营养条件下的细胞密度显著高于1P1N下的细胞密度,而富磷和富氮营养条件下的细胞密度间也不存在显著的差异.研究结果揭示,水体中的高磷和高氮营养浓度是导致藻细胞大量快速增殖的一个主要因素,而利用叶绿素荧光来测定藻细胞增殖是一种快速、简便,灵敏和可靠的方法,可在今后赤潮监测过程中多加利用,以能及时、准确地预测预报赤潮爆发.从而减少其对环境和经济的影响.     

“污水-微藻-能源”串联技术新进展

水资源危机和能源危机给人类社会的可持续发展带来前所未有的挑战。微藻具有特殊的生理生态功能和突出的优点,是开展污水净化和生物质能源生产的不二选择。文章在简介微藻清除水体氮磷的特点、作用机理及其影响因素、微藻生产生物质能源的优势、油脂积累机制及其影响因素的基础上,提出一种基于微藻为中介以实现污水氮磷去除与生物质能源开发的串联技术体系。该＂污水-微藻-能源＂串联技术体系从微藻自身的生理生态特色出发,将其在污水净化与生物质能源生产上的优势有机结合起来,实现从污水中索要营养物质供微藻生长需要,以低成本、高效开发利用微藻生物质能源,为共同协调解决水资源危机和能源危机提供了新的思路与途径。通过探讨＂污水-微藻-能源＂串联技术体系的核心理念与开发基础,指出串联技术体系必须重视优质微藻品种的选育、光合生物反应器优化、耦合系统的完善以及高附加值胞内物质后续开发等几个关键技术环节。文章最后展望其发展趋势与应用前景。＂污水-微藻-能源＂串联技术体系的开发应用,有望缓解当前社会面临的水环境污染和能源紧缺双层压力,实现社会、经济、资源与环境的可持续发展,具有极其广阔的应用前景。