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。     

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。     

肉桂酸对铜绿微囊藻和斜生栅藻的抑制作用

采用不同浓度肉桂酸溶液处理铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜牛栅藻(Scenedesmus arcuatus),研究了其对这两种藻的抑制作用及其化感作用机制.结果显示,肉桂酸浓度达到0.6 mmol/L时,对铜绿微囊藻有明显的抑制作用(P＜0.05),而达到0.9 mmol/L时时斜生栅藻有明显抑制作用(P＜0.01).抑制作用表现为:藻细胞牛长量显著降低;藻体叶绿素a含量急剧下降;超氧化物歧化酶(SOD)活性则呈先升高后下降的趋势;O2-韵含量和膜脂质过氧化产物丙二醛(MDA)呈升高趋势,说明肉桂酸处理后可能是通过O2-的产生引起膜脂质过氧化增加,造成了藻细胞膜的损伤,继而影响到细胞的功能.本实验提示,肉桂酸的抑藻作用或许有望开发成新的生物杀藻剂.     

铜绿微囊藻、斜生栅藻生长的磷营养动力学特征

在无磷培养基中添加不同质量浓度的磷,对经过磷饥饿的铜绿微囊藻Microcystisaeruginosa和斜生栅藻Scendesmusobliquus进行一次性培养,比较研究磷饥饿下两种藻对外源磷的生长反应,并应用Monod方程计算了两种藻的营养动力学参数(Umax、Ks)。结果表明,铜绿微囊藻现存量快速增加的磷质量浓度在0.020~0.200mg·L-1之间,比生长速率快速增长的磷质量浓度在0.00~0.200mg·L-1之间,斜生栅藻现存量快速增加的磷质量浓度在0.02~4.00mg·L-1之间,比生长速率快速增长的磷质量浓度在0.020~0.500mg·L-1之间。无论在现存量上还是在生长速率上,铜绿微囊藻适宜的磷质量浓度都比斜生栅藻的低。铜绿微囊藻的最大生长速率和半饱和常数分别为0.229/d、0.026mg·L-1;斜生栅藻的最大生长速率和半饱和常数分别为0.395/d、0.031mg·L-1。生长动力学参数表明:当磷缺乏的情况下,铜绿微囊藻容易形成优势,当磷丰富的情况下,斜生栅藻容易形成优势。     

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。     

不同温度下铜绿微囊藻和斜生栅藻的最佳生长率及竞争作用

以温度为主要控制因子,研究了单独培养和按不同接种密度比混合培养下铜绿微囊藻(Microcystis aerugino-sa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的生长状况。结果表明,在温度为7～35℃条件下,微囊藻比增长率随着温度的升高而增大,而栅藻增长率随着温度的升高先增大后减小。竞争体系对2种藻的比增长率均有影响,微囊藻在微囊藻与栅藻接种比例为10∶1的混合培养体系中增长最慢,栅藻则在微囊藻与栅藻接种密度比为1∶10的混合培养体系中增长最慢。不同温度条件下在2种藻不同接种密度比的混合培养体系中,微囊藻对栅藻的竞争抑制能力均大于栅藻对微囊藻的竞争抑制能力。藻种间的竞争抑制能力因温度的变化而得到不同程度的强化或减弱,铜绿微囊藻具有更强的竞争能力。     

软脂酸和硬脂酸对铜绿微囊藻生长的抑制作用

研究了软脂酸和硬脂酸对产毒铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa生长的抑制效应,比较了长链饱和脂肪酸抑藻的构效关系。选用的藻种是购于中国科学院水生生物研究所的产毒铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa FACHB-912,且实验藻种处于对数生长期。软脂酸和硬脂酸在藻液中的4种最终质量浓度为：30、60、90和120mg·L-1。实验周期为6d,每天定时定量取藻液,测量A（650nm）,叶绿素a含量,藻蓝蛋白含量。实验结束后,采用SPSS（13.0版本）软件和DPS（7.05版本）分析加入这2种脂肪酸的藻液的3个指标与空白对照之间的差异显著性。结果表明,2种饱和脂肪酸的4种质量浓度对产毒铜绿微囊藻均有显著的抑制作用,浓度越大,抑藻效果越明显。其中,2种饱和脂肪酸在相同浓度的条件下,软脂酸比硬脂酸的抑制作用要明显。实验技术方面有2个创新点：①因为长链饱和脂肪酸无法溶于蒸馏水,实验采用乙醇来溶解脂肪酸。②因为溶于乙醇的长链饱和脂肪酸溶液无法用高压灭菌锅灭菌,实验采用微孔滤膜对脂肪酸溶液进行灭菌。     

光合细菌对铜绿微囊藻生长的抑制效应

为了探讨光合细菌对水华藻类的控制作用,在实验室条件下,通过菌藻共同培养,研究了沼泽红假单孢菌(Rhodopseudomonas palustras)、球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)及其混合培养物对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应.实验结果表明,光合细菌混合培养物对铜绿微囊藻抑藻作用最强,培养5 d时,铜绿微囊藻生物量降低率达58.9%,培养时间、培养温度、菌体投加量及培养基pH值等对光合细菌混合培养物的抑藻作用均有不同程度的影响.光合细菌混合培养物发挥抑藻作用的适宜条件为培养温度25℃,培养时间≤5 d,光合细菌投加量(V_(光合细菌菌悬液):V_(藻培养液)=1:80),藻培养基pH为8.0左右.     

锌在不同磷源条件下对铜绿微囊藻生长与产毒的影响

针对磷和微量元素对藻类生长的共同作用,研究不同磷源条件下锌对藻细胞生长与产毒的影响。实验选用铜绿微囊藻为藻种,分别以无机磷磷酸氢二钾(K_2HPO_4)、小分子有机磷甘油磷酸钠(NaGly)和大分子有机磷卵磷脂(LEC)为磷源,研究不同锌(Zn~(2+))含量对藻细胞的藻密度、碱性磷酸酶活性(alkaline phosphatase activity,APA)以及胞内藻毒素(MC-LR)的影响。研究发现:以NaGly为磷源时微量元素锌对藻细胞生长的促进效果显著,而以K_2HPO_4或LEC为磷源时,锌含量的变化对藻细胞生长无显著影响。APA不仅与磷源有关而且与锌含量相关,以LEC为磷源时的APA显著高于以K_2HPO_4或NaGly为磷源时的APA,且锌含量越低APA越低,以K_2HPO_4为磷源时锌含量越低APA越高,而锌对以NaGly为磷源时的APA几乎没有影响。磷源与微量元素锌对藻细胞的产毒均产生影响,NaGly有利于藻毒素的产生; LEC不利于藻细胞的产毒,但锌含量越低藻细胞的产毒量越多。综上所述,磷源与微量元素锌共同作用对藻细胞的生长与产毒产生影响,小分子有机磷NaGly与锌的效果显著。     

溶藻放线菌对铜绿微囊藻和小球藻竞争生长的影响

从土壤中分离获得l株对铜绿微囊藻有明显抑制作用的橄榄网状链霉菌SG-001（Streptomyces olivoreticuli SG-001）,研究其对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和小球藻（Chlorefla pyrenoidosa）竞争生长的影响。结果表明：SG-001菌株的活性物质主要存在于无菌滤液中,能够强烈抑制铜绿微囊藻的生长,但对小球藻的生长具有明显的促进作用。当混藻中两种藻细胞初始接种浓度均为4.0×106 mL-1时,在BG11纯培养条件下,添加SG-001无菌滤液有利于小球藻生长,但对铜绿微囊藻抑制作用不明显;而SG-001无菌滤液对天然加富水样中的铜绿微囊藻具有明显抑制作用,在同时接种有铜绿微囊藻和小球藻的混合藻液中,添加SG-001无菌滤液能够明显提高小球藻的生长竞争能力,且水体中氨氮和可溶性总磷的去除率可分别达到85%和93.33%,而铜绿微囊藻在第8天时生长基本被小球藻抑制。     

不同pH条件下Cr6+对3种藻的毒性效应(The Toxicological Effects of Cr6+ on Chlorella Vulgaris, Scenedesmus Obliquus and Microcystis Aeruginosa at Different pH Values)

目前我国水质量生态基准的研究较为零星、分散.研究了不同pH条件下Cr6+对3种藻的毒性效应,以期为我国水生态基准的科学制定以及基准的相关研究工作提供参考.选取小球藻、斜生栅藻和铜绿微囊藻3种典型的藻种,在pH为7.0,8.0和9.0三个条件下,依据OECD-201藻类生长抑制实验指南,以72h藻生物量为测试终点,计算3种藻的比生长率,以及Cr6+对3种藻产生毒性效应的NOEC、LOEC、EC10和EC20值.结果表明,在本实验条件下,在不同pH条件下藻种生长不同,小球藻的最适pH值为7.0,斜生栅藻和铜绿微囊藻的最适pH值为9.0;在不同pH条件下,Cr6+对小球藻、斜生栅藻和铜绿微囊藻的毒性作用不同,Cr6+对小球藻在pH=7.0时毒性最小,对斜生栅藻和铜绿微囊藻在pH=9.0时的毒性最小.在藻最适生长的pH条件下,Cr6+的毒性可以达到最小程度;铜绿微囊藻对Cr6+比斜生栅藻和小球藻更加敏感.     

多壁碳纳米管对铜绿微囊藻生长及生理特征的影响

碳纳米材料由于其具有优异的性能,得以广泛生产和使用,其不可避免会进入水环境中,对水生生态系统造成潜在影响。本文以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为受试材料,通过暴露实验,研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)单独作用对铜绿微囊藻的生物毒性和致毒机理。研究结果表明:低浓度(0.1 mg·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1))的MWCNTs能刺激铜绿微囊藻的生长,超氧化物歧化酶(SOD)酶活增强;中低浓度(0.1～10.0 mg·L~(-1))范围内,MWCNTs促使光合色素合成,促进藻细胞增殖;高浓度(50mg·L~(-1)和100 mg·L~(-1)) MWCNTs对蓝藻生长产生抑制,严重抑制叶绿素a,藻细胞生命活力下降; MWCNTs浓度高于1 mg·L~(-1)时,SOD、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性逐渐降低,丙二醛(MDA)的含量则逐步上升;可溶性蛋白含量与MWCNTs浓度有关,MWCNTs浓度低于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量增加,MWCNTs浓度高于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量逐渐减少。     

酰胺类除草剂对铜绿微囊藻的生长影响及氧化损伤效应

酰胺类除草剂的广泛使用对水生生态环境构成了潜在风险。为探究其对藻类的毒性作用,以铜绿微囊藻为对象,分别从藻类生长和氧化损伤效应角度探讨了甲草胺、乙草胺和丁草胺对铜绿微囊藻的毒性影响。实验结果显示,酰胺类除草剂对藻类的影响存在明显的滞后效应和剂量–效应关系,低浓度暴露组刺激藻类增长,高浓度表现为抑制作用;3种酰胺类除草剂增加了铜绿微囊藻的氧化压力,并随着暴露时间的延长和浓度的增加而增强。其中,藻体内过氧化脂质降解产物丙二醛(MDA)含量明显增加,同时超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性也显著增强。经96 h暴露后,甲草胺(32.0 mg·L~(-1))、乙草胺(32.0 mg·L~(-1))和丁草胺(15.0 mg·L~(-1))暴露溶液中相对MDA含量分别为138%、204%和154%,相对SOD活性分别为116%、87%和115%,相对POD活性分别475%、278%和627%。结合生物量及氧化损伤效应实验结果可知,3种除草剂对铜绿微囊藻的毒性大小顺序为丁草胺乙草胺甲草胺。     

流速对太湖铜绿微囊藻生长的影响

通过室内模拟试验研究了不同流速条件对太湖水中铜绿微囊藻生长的影响.结果表明:在温度为25 ℃、[光]照度为3 300 lx、光暗比为10 h: 14 h的条件下,流速在0～75 cm·s-1范围内,适合藻类生长的最佳流速条件为u=30 cm·s-1,当流速u＜30 cm·s-1或u＞30 cm·s-1时,藻类生长均受到不同程度的影响.尤其当流速u≥50 cm·s-1时,藻类生长受到明显限制,数量无明显增加.     

Ni2+胁迫对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和集胞藻（Synechocystis sp.）的生长和光合色素的影响(Effects of Nickel on Growth and Photosynthetic Pigments of Microcystis aeruginosa and Synechocystis sp.)

光合作用是蓝藻生长繁殖的生理基础,研究重金属胁迫下蓝藻光合色素的变化和响应,有助于揭示其受害机理.在实验室无菌纯培养条件下,研究了不同浓度Ni2+处理下铜绿微囊藻和集胞藻的生物量和光合色素随时间的变化趋势.结果表明:浓度为5mg·L-1～25mg·L-1的Ni2+对M.aerugonisa的生长有抑制作用,随着处理剂量的增加和处理时间的延长,抑制作用愈加显著;在短时间(24h)内,Ni2+对Synechocystissp.的生长没有显著影响,随胁迫时间延长呈现出抑制作用;Ni2+处理M.aerugonisa至24h及Synechocystis sp.至48h时,藻细胞光吸收能力整体上受到明显抑制;5mg·L-1～25mg·L-1的Ni2+胁迫下,M.aerugonisa和Synechocystis sp.的叶绿素a含量随胁迫时间延长而降低;在叶绿素a(Chla)、藻蓝蛋白(PC)和别藻蓝蛋白(APC)三种光合色素中,藻蓝蛋白(PC)对Ni2+胁迫最为敏感,是Ni2+伤害蓝藻的重要作用位点.Ni2+对M.aerugonisa的抑制作用比Synechocystis sp.更明显.     

水体扰动对铜绿微囊藻生长影响的规律及原因

在实验室条件下模拟不同扰动状态的水体,探讨铜绿微囊藻的生长与水体扰动之间的关系.结果表明,水体的扰动对铜绿微囊藻的生长同时存在促进和抑制作用.低速度扰动时,促进作用占主导地位;高速度扰动时,抑制作用占主导地位.实验发现中营养化条件下,当温度为25℃,光照为4000 lx,光暗比为12 h∶12 h时,300 r.min-1的扰动速度是铜绿微囊藻生长的临界速度.扰动过程可以为铜绿微囊藻的光合作用提供充足的二氧化碳是其能够促进铜绿微囊藻生长的潜在原因.