荇菜(Nymphoides peltatum)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应及其机制

构建了荇菜(Nymphoides peltatum)与以铜绿微囊藻为优势种的自然藻体共培养系统,分析系统中各藻种藻细胞密度、藻体叶绿素a含量、荇菜生长指标及水下[光]照度的变化;同时以荇菜种植水配置培养基,在适宜光照条件下培养铜绿微囊藻,分析藻类生长生理指标随时间的变化.结果表明:共培养系统中藻类总藻细胞密度显著下降(P<0.05),其中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)藻细胞密度下降最为明显,40 d时比初始藻细胞密度减少了94.68%,而三角四角藻(Tetraedron minimum)数量逐渐增多,成为优势藻种,表明荇菜对铜绿微囊藻生长具有明显抑制作用.共培养系统中荇菜鲜重、水下20 cm深处光衰减率均与藻类叶绿素a含量呈显著负相关(P<0.05),表明藻细胞光合能力的大小与荇菜植株的生长及其产生的遮光作用密切相关.随培养时间延长,添加荇菜种植水的培养基中铜绿微囊藻藻细胞光密度值(D650)下降明显;叶绿素a、藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白)相对含量均有不同程度的下降,培养9 d后4者相对含量分别降至5.27%、15.53%、21.11%和48.48%;藻细胞Ca2+Mg2+-ATP酶活性下降明显,表明荇菜种植水中存在着某种对铜绿微囊藻产生抑制作用的活性物质,通过对铜绿微囊藻光反应系统(PS Ⅰ和PS Ⅱ)的作用来阻碍藻细胞光合作用进程,抑制藻类生长,说明除了遮光效应外,分泌抑藻活性物质也是荇菜抑制铜绿微囊藻生长的重要机制.     

赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的抑制机理

在光照条件下赖氨酸可以有效地抑制铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长,为了探讨其抑制机理,研究了不同含量赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的毒理效应.结果表明:赖氨酸对不同品系铜绿微囊藻生长的抑制效果为无毒藻株＞低毒藻株＞高毒藻株,抑制率为95.52%～49.69%.在抑制前期.赖氨酸对铜绿微囊藻细胞抗氧化系统(SOD、MDA)和细胞膜完整性都没有显著影响,但对细胞色素(叶绿素a和藻胆蛋白)以及细胞酯酶活性具有显著影响;在抑制后期,铜绿微囊藻细胞破碎死亡,各种指标都发生显著性变化.铜绿微囊藻对赖氨酸的响应并不产生细胞脂质过氧化等一般的毒理效应,它可能是一种有序变化的死亡过程.     

黄淮海湿地系统典型挺水植物对水华藻类的化感效应

利用植物的化感作用可抑制有害藻类生长,控制水华发生,改善水质.文章在考察黄淮海湿地系统的基础上,选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha latifolia),用0.1×Hoagland完全培养液进行种植,利用其种植水培养湿地典型水华藻类--铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz)和鱼腥藻(Anabeana Bory),研究菖蒲和香蒲的种植水对铜绿微囊藻和鱼腥藻生长的影响,评价挺水植物对水华藻类的化感效应.结果显示:菖蒲种植水对铜绿微囊藻的抑制作用较强;而香蒲种植水对鱼腥藻的抑制作用较强,但是对铜绿微囊藻的生长却有促进作用.结果表明两种挺水植物的种植水都含有影响水华藻类生长的化感物质.进一步的研究表明,两种植物种植水对以上两种藻类生长的影响具有显著的体积比浓度效应.因此,保护和恢复湿地挺水植物群落对改善水环境具有重要作用,但利用挺水植物化感效应进行水体环境净化时,应按水体中有害藻类的类型合理选择植物种类.     

余氯对再生水中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长抑制作用

以北京市污水处理厂二级出水为对象,考察了余氯对再生水中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响.实验表明,0.2 mg·l~(-1)以上的余氯对铜绿微囊藻的生长有明显抑制效果,抑制率在培养第2天达60%-80%,第8天达99%,抑制效果持续60d.再生水中的氨氮浓度越高,余氯对铜绿微囊藻的抑制效果越差.氯的不同形态对铜绿微囊藻的生长抑制效果不同,氯对铜绿微囊藻的抑制效果优于氯胺.     

阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响

在实验室内利用MA培养液培养,通过测定藻生长量和叶绿素a含量,研究不同浓度下的阿特拉津对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)生长的影响,并以藻细胞数表示的最大比生长率为指标,评价2种藻对阿特拉津的敏感性.结果表明,在0.001～5.000 mg·L-1质量浓度范围内,阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长表现出低浓度刺激、高浓度抑制的效应,且阿特拉津对四尾栅藻的刺激效应明显大于铜绿微囊藻.     

对叔丁基邻苯二酚对铜绿微囊藻的化感抑制作用

利用藻种群竞争机制和藻间化感作用,筛选化感物质作为除藻功能材料是藻华控制技术近年来的研究热点.研究利用课题组前期工作成果,从藻滤液中甄别出化感物质对叔丁基邻苯二酚(TBC),在此基础上针对典型蓝藻铜绿微囊藻,进行了系列药剂抑藻实验.通过研究发现,与邻苯二酚及龙胆酸相比,TBC抑制铜绿微囊藻生长的效果更好.在初始藻密度为1×10~6cell·mL~(-1)条件下,TBC投加浓度为0.05 mg·L~(-1)时,短时间内可对铜绿微囊藻起到显著的抑制作用,0.1 mg·L~(-1)的投加浓度则可维持15 d不复发.当初始藻密度为5×105—5×106cell·mL~(-1)时,投加0.1 mg·L~(-1)TBC能在15 d达到90%以上的抑制率,且藻生物量9 d内不反弹.在pH 6.5—8.5范围,TBC具有较好且持久的抑藻效果.在25—35℃下,TBC对铜绿微囊藻都具有较好的抑制效果,其中25℃抑制效果好于35℃.     

阿魏酸类化合物对铜绿微囊藻的化感作用及富里酸对化感作用的影响

利用植物化感作用控藻是控制水华的生物方法之一,其原理是利用植物分泌一些物质来抑制藻类的生长。选取产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为实验藻株,研究其对两种化感物质阿魏酸(Ferulic acid,Fe A)和阿魏酸乙酯(Ethyl ferulate)化感作用的响应,以及以富里酸(Fulvic acid,Fu A)为代表的溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)对化感作用所产生的影响。实验表明,100 mg?L~(-1)和200 mg?L~(-1)阿魏酸和80 mg?L~(-1)、100 mg?L~(-1)和200 mg?L~(-1)阿魏酸乙酯对藻类具有化感作用;阿魏酸对铜绿微囊藻半抑制浓度EC50(96h)为123.7mg?L~(-1),阿魏酸乙酯EC50(96h)为87.7 mg?L~(-1),阿魏酸乙酯抑制能力强于阿魏酸。阿魏酸(40 mg?L~(-1))和阿魏酸乙酯(40 mg?L~(-1))实验组溶液中均未检测到微囊藻毒素MC-LR,100 mg?L~(-1)阿魏酸、80 mg?L~(-1)和100 mg?L~(-1)阿魏酸乙酯处理后第1~7天溶液中均检测到MC-LR。低质量浓度富里酸(1 mg?L~(-1))促进铜绿微囊藻生长,高质量浓度(10 mg?L~(-1))抑制其生长。在阿魏酸与铜绿微囊藻的体系中加入1 mg?L~(-1)富里酸后,40 mg?L~(-1)和80 mg?L~(-1)阿魏酸实验组均表现为促进作用,100 mg·L~(-1)阿魏酸实验组藻液叶绿素a降低。10 mg?L~(-1)富里酸加入后40 mg?L~(-1)、80 mg?L~(-1)和100 mg?L~(-1)阿魏酸实验组叶绿素a均下降。富里酸-阿魏酸对铜绿微囊藻的抑制作用大于单独使用该剂量的阿魏酸对藻类的化感作用。上述研究结果展现了溶解性有机质对化感物质环境行为的影响,为揭示富营养化水体中水生植物控藻的作用机理提供了依据。     

邻苯三酚和咖啡酸对铜绿微囊藻的化感作用及其机理

研究了邻苯三酚和咖啡酸对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应,以及铜绿微囊藻抗氧化系统和细胞膜系统对两种酚类胁迫的响应.结果显示,邻苯三酚和咖啡酸对铜绿微囊藻具有明显的生长抑制效应,邻苯三酚对铜绿微囊藻生长96 h的EC50值为1.50 mg·l-1,咖啡酸则为3.49 mg·l-1,邻苯三酚的化感作用强于咖啡酸.等效应(EC50)混合试验表明,两种酚类联合作用介于独立作用和相加作用之间.研究还表明,两种酚类会引起铜绿微囊藻膜脂过氧化,干扰酯类代谢并抑制酯酶活性,同时降低膜的完整性,使细胞固缩,邻苯三酚还能显著抑制铜绿微囊藻的SOD酶活性,破坏细胞抗氧化防御系统.     

不同类型水生植物群落对铜绿微囊藻的化感作用

通过将不同类型水生植物群落种植水与藻类共同培养的方式研究了4种植物群落（群落A：梭鱼草Pontederia cordata＋黄菖蒲Iris pseudacorus-水罂粟Hydrocleys nymphoides;群落B：梭鱼草＋溪荪Iris sanguinea＋黄菖蒲;群落C：梭鱼草＋溪荪-大薸Pistia stratiotes;群落D：白花水龙Jussiaea repens-大薸＋水罂粟）对铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa生长的化感作用。研究结果表明：4种植物群落种植水对铜绿微囊藻均具有较强的抑制作用,且随着群落种植时间的延长,种植水对铜绿微囊藻的抑制作用越强。4个植物群落对铜绿微囊藻生长的抑制作用由大到小依次是：群落A,群落B,群落C,群落D。     

四环素对铜绿微囊藻光合作用和抗氧化酶活性的影响

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为试验材料,研究了四环素暴露对铜绿微囊藻光合作用和抗氧化酶活性的影响。结果显示,0.80~35.00 mg.L-1四环素暴露胁迫4 d时,铜绿微囊藻的叶绿素荧光和潜在最大电子传递速率(Re,t,max)受到抑制,抑制作用随ρ(四环素)的增加而增强,最大抑制率分别为39.95%和44.08%;暴露7 d时,2者最大抑制率分别升高至59.48%和91.90%。抗氧化酶系统也受到四环素的影响,暴露4和7 d时,超氧化物歧化酶(SOD)活性分别下降30.36%~35.92%和25.03%~35.51%,不同四环素浓度组间差异不显著;过氧化物酶(POD)活性升高,在7 d内呈现诱导现象。可见,四环素暴露能够阻碍铜绿微囊藻光合作用,破坏抗氧化酶系统平衡,抑制藻类生物量的增长。