紫外线对铜绿微囊藻的抑制效果及特性研究

采用紫外平行光仪辐照方法,研究紫外线对"水华"蓝藻中常见的铜绿微囊藻生长的抑制效果,并探讨紫外线对藻沉降性能、叶绿素、藻胆蛋白的影响,以及藻生长光照条件对紫外线抑藻效果的影响.结果表明,紫外线对铜绿微囊藻的生长具有显著抑制作用,150 mJ/cm<'2>紫外剂量下,藻细胞个数被控制于初始水平,藻生长受抑制,如增加紫外剂...     

氮磷营养盐水平对灰化薹草浸泡液化感抑藻的影响

为了解不同氮、磷营养盐水平下植物化感作用对铜绿微囊藻生长的影响,以鄱阳湖洲滩优势植物灰化薹草为研究对象,在室内控温、控光无菌条件下,采用锥形瓶批式培养法,分别观测3组氮、磷营养盐水平〔5.0、0.5 mg/L（超富营养）;2.0、0.2 mg/L（富营养）;1.0、0.1 mg/L（中营养）〕条件下,灰化薹草质量浓度（以干质量计）为0（对照组）、0.05、0.1、1.5、3和6 g/L时,培养液中铜绿微囊藻细胞密度.通过对比分析铜绿微囊藻的生长曲线、最大比增长率和抑制率得到不同培养条件下铜绿微囊藻生长特征的差异.结果表明:在超富营养和富营养水平下,灰化薹草浸泡液对铜绿微囊藻的生长均呈现“低促高抑”现象,抑制率分别在-23.3%~26.1%和-10%~76.5%之间,由促转抑时灰化薹草质量浓度分别为3和1.5 g/L;而在中营养水平下抑制铜绿微囊藻生长,抑制率在1.6%~85.6%之间.铜绿微囊藻最大比增长速率随氮、磷营养盐水平表现为超富营养（0.81~0.88 d-1）>富营养（0.55~0.80 d-1）>中营养（0.40~0.76 d-1）.相同灰化薹草质量浓度对铜绿微囊藻的化感抑制作用,随氮、磷营养盐水平的增加而降低.3组氮、磷营养盐水平间最大比增长速率的差值,随灰化薹草质量浓度的增加而增大.研究显示,水体氮、磷营养盐对植物化感抑藻起着重要作用,因此利用植物化感控藻效果需综合考虑水体氮、磷质量浓度.      

穗花狐尾藻化感作用对铜绿微囊藻光合效率的影响

共培养条件下,采用叶绿素含量和叶绿素荧光参数研究穗花狐尾藻分泌的化感物质对铜绿微囊藻光合效率的影响,其中叶绿素荧光参数包括qN（非化学淬灭）、YⅡ（有效量子效率）、Fv/Fm（最大量子产量）、F＇v/F＇m（光系统Ⅱ有效量子产量）和快速光响应曲线.3 d共培养处理期间,铜绿微囊藻叶绿素含量及叶绿素荧光参数都受到不同程度...     

水网藻对铜绿微囊藻的化感作用及对氮磷去除能力研究

通过测定藻液D680和叶绿素a浓度,研究了水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的影响,探讨了在分离培养和共生培养2种条件下水网藻对铜绿微囊藻的抑制作用,并考察了水网藻对氮磷的去除能力.结果表明,水网藻对铜绿微囊藻有较强的抑制作用,在水网藻种植水作用8 d后,铜绿微囊藻死亡率达92%;不同浓度的水网藻对铜绿微囊藻的抑制作用不同,...     

铜绿微囊藻高温胁迫后的超补偿生长

将在40℃条件下培养5d和10d的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB905)转接至新鲜培养基,以25℃培养条件下转接的相同细胞密度的培养物为对照,然后均置于相同的培养条件下恢复生长.研究了各培养物的生长、叶绿素a浓度、光系统Ⅱ的光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率和呼吸速率的变化.结果表明,在40℃高温下分别培养5d和10d,铜绿微囊藻的比生长速率、Fv/Fm等指标均受到显著抑制(p0.01).但在胁迫解除后的中后期,40℃培养5d组的比生长速率为0.362,显著高于其对照组的0.301(p0.05),证明在恢复生长中出现超补偿生长现象;而40℃培养10d组的比生长速率为0.358,与其对照组的0.341差异不显著(p0.05),证明在恢复生长中出现等补偿生长现象.铜绿微囊藻的这种超补偿生长特性是其成为水华优势种的一个生物内源性因素.     

铜绿微囊藻生长的营养动力学

应用Monod方程考察氮、磷营养盐对铜绿微囊藻生长的影响.分别计算得到铜绿微囊藻对总磷的半饱和常数Ks_P与对总氮的半饱和常数Ks_N.结果表明:Ks_N>Ks_P,说明总磷对铜绿微囊藻生长的影响大于总氮.铜绿微囊藻的现存量(X)与特定增长率(μ)随着总磷或总氮浓度的升高而升高,但都存在拐点.当总磷或总氮为单一限制性底物时,铜绿微囊藻特定增长率快速增加的总磷与总氮浓度区间分别为:0.005～0.2mg/L与0.01～2mg/L;由于铜绿微囊藻对氮磷亲和力(半饱和常数)的不同,氮磷比对铜绿微囊藻生长的影响并不表现在一个确定值上,也不能用某一确定比例来衡量一个特定水环境中影响铜绿微囊藻生长的限制性营养元素,而应结合氮、磷浓度与氮磷比进行综合考察确定.     

电磁环境胁迫对铜绿微囊藻氧化应激和光合固碳酶的影响作用研究

研究了3种典型电磁环境(射频电磁辐射(RF-EMF)、极低频电磁场(ELF-EMF)、交变电场(AEF))胁迫对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞氧化应激(超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA))和光合固碳酶(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA))的影响作用.结果表明,短期和长期RF-EMF、ELF-EMF及AEF暴露胁迫铜绿微囊藻细胞,总体能极显著提高藻细胞的SOD活性(p0.01).铜绿微囊藻经RF-EMF、ELF-EMF及AEF短期暴露处理后,均极显著提高了藻细胞内MDA含量(p0.01);铜绿微囊藻经RFEMF、AEF长期暴露处理后,藻细胞内MDA含量极显著降低(p0.01).RF-EMF暴露处理铜绿微囊藻,总体能显著提高藻细胞Rubisco酶活性(p0.05).长期RF-EMF、AEF和ELF-EMF暴露下的铜绿微囊藻,总体表现出FBA酶活性极显著降低(p0.01).以上结果说明,RF-EMF、ELFEMF、AEF均能够诱导铜绿微囊藻发生氧化应激反应.而RF-EMF能够对铜绿微囊藻细胞参与光合作用的关键酶(Rubisco和FBA)产生一定的调控作用,表明射频电磁波能够在一定程度上影响铜绿微囊藻细胞的光合作用.     

豆瓣菜有机提取物对铜绿微囊藻的抑制及成分初步分离

探讨了豆瓣菜(Nasturtium officinale)有机提取物对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响,从总氮、总磷、叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量、多糖含量、藻胆蛋白含量、抗氧化系酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶)活性、丙二醛(MDA)含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性和酸性磷酸酶(ACP)活性的变化研究了其抑制机理,随后比较了不同分离相的抑藻活性.结果表明,豆瓣菜有机提取物对铜绿微囊藻具有较强的抑制效应,2 g·L~(-1)组在第10 d的抑藻率为67.62%;排出了营养的影响,认为抑制作用主要是由化感作用引起的.培养过程中,藻体中叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量、多糖含量和藻胆蛋白含量下降,藻体中SOD、CAT、POD、GS和ACP活性和MDA含量均呈先升高后降低的趋势.豆瓣菜有机提取物可显著抑制铜绿微囊藻的生长,其中存在的弱极性物质可能是其抑制藻类生长的主要原因.     

低光低温联合作用对铜绿微囊藻复苏能力的影响

运用正交实验设计方法研究了低温低光联合作用对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB 905,以下称905)生长与光合活性的影响.采用比色法测定了铜绿微囊藻细胞叶绿素、类胡萝卜素的含量及组成比例,同时使用植物效率分析仪(Water-PAM)测定了905细胞的光合活性,并通过回复培养验证了其光合作用回复的能力.结果表明,相对于正常培养条件,低温低光对M.aeruginosa的生长均有不同程度的抑制作用,在9℃各处理组中,M.aeruginosa基本无法生长,因此可推测905细胞生长的温度阈值应高于9℃.在12℃各处理组中,光强为影响905细胞生长的主要因子,12℃、100 lx能促进其初期的生长,据此推测这一条件可能为微囊藻复苏的起始条件.15℃、100 lx处理组中,藻生长最快,生物量(以叶绿素a计)最大值为0.88 mg/L左右,分别为其他处理组的2～17倍;并且在15℃各处理组中,905细胞在微光(100 lx)处理组中叶绿素含量,电子传递速率及最大光量子产量均高于低光(500 lx)处理组,显示出相对于低光条件,铜绿微囊藻对微光的适应性更强.而回复培养的数据显示,9℃和12℃处理组样品在5 d内能迅速恢复其生长与光合活性,并最终与15℃处理组样品同样,荧光量子产量最终保持在0.55～0.6左右,并能稳定生长.研究结果对揭示铜绿微囊藻对湖泊底泥中越冬环境条件的耐受阈值及复苏的起始条件有重要意义.     

壳聚糖改性粘土对水华优势藻铜绿微囊藻的絮凝去除

研究了壳聚糖改性对粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响.经壳聚糖包覆改性后的海泡石在投加总量仅为11 mg/L时,0.5h即可去除80%的藻细胞,2h去除率达到90%.不同粘土改性后絮凝除藻能力均有大幅度提高,原来除藻能力相去甚远的不同粘土,包括一般的黄土,改性后除藻能力被提升到相近的水平,投加量11 mg/L,可去除铜绿微囊藻90%以上.改性粘土和一般絮凝剂一样有一最佳投加量(本研究为11 mg/L),低于或超过此最佳值,絮凝除藻效果均下降.     

胞外物质影响铁盐混凝除铜绿微囊藻的效能与机制

藻及其代谢产物严重威胁着饮用水质的安全.混凝是饮用水处理工艺中去除藻细胞最为重要的单元,而藻细胞的胞外有机物(EOM)是影响藻细胞脱稳和去除的重要因素.本文以铜绿微囊藻为研究对象,对比混凝对原始藻细胞和经离心去除EOM的藻细胞(裸藻)的去除效果.结果发现,在pH为6.0、7.0和8.0的条件下,铁盐混凝对裸藻细胞(去除EOM的藻细胞)的去除率比原始藻细胞分别提高了5.01%、29.24%和27.45%,证实EOM对铁盐混凝除藻具有抑制作用.此外,絮体粒径动态分析表明,在pH分别为6.0、7.0和8.0下,裸藻细胞对应的最大絮体粒径均比原始藻细胞要高.Zeta电位分析表明,裸藻比原始藻的Zeta电位更高,因此,更容易通过压缩双电层脱稳.三维荧光分析结果表明,EOM易与金属发生络合反应,生成螯合物,从而抑制混凝除藻.     

菌群条件下铜绿微囊藻休眠体复苏期间光合效率变化

将3株冲天湖底泥优势菌(Exiguobacterium.sp013、Bacillus.spD06与Bacillus.spD24)按不同配比与铜绿微囊藻休眠体用底泥包埋,在梯度温度下(10、15、20和25℃)进行复苏模拟实验.结果表明,在15、20和25℃条件下,菌组和无菌组铜绿微囊藻休眠体均能从底泥复苏进入上覆水体,但菌组复苏率显著高于无菌组(p0.05).在10℃条件下,菌组铜绿微囊藻休眠体能复苏,而无菌组不能.在20和25℃时,菌组对铜绿微囊藻休眠体光合系统的光合效率F_v/F_m无显著提升作用(p 0.05),而在10和15℃时,菌组能显著提升铜绿微囊藻休眠体的光合效率F_v/F_m(p0.05),且菌组Mix-4的提升能力显著强于其他菌组和无菌组.基因测序和KEGG富集分析发现,15℃时菌组Mix-4差异表达的基因显著富集于Cell cycle通路中,包括氧化磷酸化(ATP生成反应)通路和内质网蛋白合成通路,同时与光合作用相关的蛋白基因psaB、psbA及rbcL的表达量均发生显著上调,这可能是Mix-4菌群在较低温度下(15℃)提升铜绿微囊藻休眠体光合效率F_v/F_m并促进其复苏的分子机理.     

铜绿微囊藻生长代谢的密度依赖性特征及分子机制

蓝藻水华是淡水湖库普遍面临的水环境问题,目前水华形成机制研究大多关注外界环境因素而忽略了藻类自身及群体的关键调节作用.因此,本文以初始细胞密度为单一变量,考察了不同初始细胞密度条件下蓝藻生长、营养物质利用、叶绿素、藻毒素、胞外分泌物随时间的变化情况.结果发现,初始细胞密度会影响铜绿微囊藻的环境适应性和生长情况,当接种密度≥1×10⁶ cell·mL^-1,铜绿微囊藻适应期消失,初始细胞密度从1×10⁵ cell·mL^-1增加至1×10⁷ cell·mL^-1,最高细胞密度增加了68%,生长速率提高了21%,并且叶绿素变化趋势与生长情况一致.胞外分泌物随初始细胞密度增加而逐渐增加,有利于蓝藻细胞聚集成膜.当初始细胞密度较低（1×10⁵ cell·mL^-1）时,单细胞藻毒素分泌量反而增加,以提高蓝藻的环境适应能力.在高初始密度（1×10⁷ cell·mL^-1）条件下,铜绿微囊藻主要通过上调丙酮酸代谢和碳代谢,促进细胞生长增殖.因此,细胞密度是影响铜绿微囊藻生长代谢的重要因素,在蓝藻水华形成过程中可能发挥重要作用,水华防治应当在细胞密度较低的阶段进行.     

两株浅层底泥菌对铜绿微囊藻休眠体复苏的调控作用

将起始浓度不同的单菌和混合菌(Ba.sp06+Str.v13)分别与铜绿微囊藻休眠体及底泥共包埋,在梯度温度下进行24 d休眠体复苏实验.结果表明,温度低于10℃时,菌株Str.v13的生长增殖能力显著强于菌株Ba.sp06,各菌组休眠体复苏率最高为0.02%;在温度为15和20℃条件下,Ba.sp06与Str.v13两菌株浓度比例(以下简称"菌比")为1∶1时混合菌组休眠体复苏率(15℃时为15.5%,20℃时为23.5%)与对照组无显著差异(15℃时为15%,20℃时为22.6%),但显著低于Ba.sp06单菌组(34.5%);菌比2∶1时Ba.sp06菌对Str.v13菌具抑制效应,混合菌组复苏率(15℃时为31%,20℃时为35%)显著高于对照组,而与Ba.sp06单菌组无显著差异;菌比为1∶2时Str.v13菌对Ba.sp06菌具抑制效应,混合菌组休眠体复苏率(15℃时为6%,20℃时为6.5%)均显著低于菌比为1∶1、2∶1时及Ba.sp06单菌组,但高于Str.v13单菌组(3%).同时,各复苏阶段对复苏率的贡献主要集中在启动复苏的第12~18 d.实验表明,底泥表层铜绿微囊藻休眠体复苏不仅受温度影响(10℃),且复苏率受底栖菌Ba.sp06与Str.v13的起始浓度影响,Ba.sp06菌的起始浓度高于Str.v13菌时促进休眠体复苏,低于Str.v13菌时复苏受到抑制.因此,可以在铜绿微囊藻休眠体复苏前期通过调节Ba.sp06与Str.v13菌比来调控休眠体复苏率,为从源头防控微囊藻水华暴发提供理论依据.     

营养物质对铜绿微囊藻生长和藻际细菌的影响

菌-藻"体系在水生态平衡中发挥重要作用,为探明蓝藻水华时期的菌藻关系,研究了原位营养刺激后藻际微生物对铜绿微囊藻生长的影响.结果表明,LB培养基可抑制铜绿微囊藻生长,抑藻率为86.49%;而乙酸钠、葡萄糖和柠檬酸钠可促进藻细胞生长,增长率均在50%以上.对LB培养基和蛋白胨刺激后的藻际细菌进行溶藻菌的筛选,共分离出6株具有强效抑藻作用的菌株,其中Bacillus sp.A1抑藻率高达97.55%.16S rRNA高通量测序表明,向铜绿微囊藻中投加营养物质均可改变藻际细菌群落结构并增加物种丰富度,添加LB培养基和蛋白胨可促使藻际细菌群落数量剧增.生理生化响应表明,藻细胞受LB培养基和蛋白胨胁迫后,活性氧（ROS）水平和丙二醛（MDA）含量激增,细胞氧化损伤严重;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性先急剧上升后下降,抗氧化酶系统受损.扫描电镜显示,LB培养基可使藻细胞逐渐萎缩,最终破碎;而藻际细菌显著增多.因此,在蓝藻水华暴发的水体进行适当的外部营养刺激可在一定程度上实现溶藻菌原位抑藻.     

黏土絮凝沉降铜绿微囊藻的动力学及其作用机理

研究了26种天然黏土矿物凝聚沉降铜绿微囊藻的动力学过程在投加量为0.7 g·L^-1时按平衡除藻率和除藻速率将26种黏土分成3类.第1类矿物(滑石、三氧化二铁、海泡石、四氧化三铁、高岭土等)的8 h平衡除藻率大于90%,去除50%藻细胞所需时间t₅₀＜30 min,去除80%藻细胞所需时间t₈₀＜2.5 h第2类黏土(轻质页岩、陶土、凹凸棒、累托土、伊利土等7种)的8 h平衡除藻率为50%～80%,t₅₀＜2.5 h,t80＞5 h.第3类黏土(铁矾土,云母,沸石、浮石、硅藻土、高钾长石和石英等14种)的8 h平衡除藻率低于50%,t₅₀>>8 h.当投加量逐步降低到0.2～0.1 g·L^-1时,25种黏土矿物的8 h平衡除藻率均降到60%以下,只有第1类黏土中的海泡石仍接近90%.与黏土相比,在0.02～0.2 g·L^-1投加量下单独使用聚合氯化铝(PAC)时的8 h平衡除藻率均低于40%.进一步对海泡石进行电性改性后发现,虽然黏土颗粒表面电位的提高(pH 7.4时,Zeta电位由-24.0 mV提高到+0.43 mV)可以显著加快海泡石的除藻速率,但其平衡除藻率并没有显著提高.在分析了本研究中的凝聚机理后提出:架桥网捕作用可能在黏土-藻凝聚过程中发挥了十分关键的作用,增强黏土对藻细胞的架桥网捕作用可能是今后进一步提高除藻效率、大幅度降低投加量的一个重要方向.     

离子强度对粘土和改性粘土絮凝去除水华铜绿微囊藻的影响

研究了水体的离子强度对粘土和壳聚糖改性粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响 .离子强度的增加有利于粘土对藻类的絮凝去除 .与一般粘土除藻相反 ,壳聚糖改性粘土却在离子强度低的条件下具有更好的除藻效果 ,是适合在湖泊 ,水库和江河等淡水 (低含盐量 )水体中应用的应急除藻技术 .当离子强度从 0.17mol/L降到 0mol/L时 ,海泡石除藻率从 90 %以上降为 70 %以下(投加量700mg/L) ,而壳聚糖改性海泡石的除藻率却从 70%左右升至 95% (投加量仅为 11mg/L) .用粘度法研究了壳聚糖改性海泡石的絮凝机理 ,发现相对低的离子强度更有利于壳聚糖分子链上阳电荷的相互排斥作用 ,有利于壳聚糖分子链的舒展 ,从而可以充分发挥架桥网捕作用 ,利于絮凝除藻 .     

EDTA和铁对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长和竞争的影响

铁限制不但会影响浮游植物的种群密度,而且会影响浮游植物的群落结构.为了探讨有机配体和铁的作用对湖泊中浮游植物的种群竞争,采用批量培养的方法,研究了不同EDTA及Fe浓度下,太湖蓝藻铜绿微囊藻和绿藻四尾栅藻的生长和竞争.结果表明,较高浓度的EDTA（≥13 .5 μmol/L）可以抑制铜绿微囊藻的生长,但不抑制四尾栅藻,因而有利于四尾栅藻占据优势;铁的浓度由3 μmol/L增大至18 μmol/L时,可缓解较高浓度EDTA（13 .5～27 μmol/L）对铜绿微囊藻的抑制作用,而增大其它微量元素浓度（B、Mn、Zn、Cu、Mo等）则无此作用;说明高浓度EDTA与铁的螯合作用能抑制铜绿微囊藻而不抑制四尾栅藻.高浓度EDTA对2种藻具有不同影响的原因可能是2种藻对铁的吸收机制不同.     

铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制研究

本文研究铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制,旨在为富营养化池塘、水库调控和治理提供理论指导。采用化学方法合成铁氧化物并对其进行表征,研究铁氧化物对磷的吸附特性和铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用。结果表明铁氧化物的物相组成与自然界土壤和底泥中铁氧化物存在形态相似;铁氧化物对磷的吸附属于专性吸附,吸附等温曲线符合Langmuir方程。在含铁氧化物的BG11培养基中培养铜绿微囊藻,铁氧化物对磷的吸附导致培养液中总磷（TP）和水溶性磷（SWP）浓度降低,抑制铜绿微囊藻的生长。铜绿微囊藻在含吸附磷的铁氧化物而无磷的BG11培养基（4.02 < pH < 10.05）中能够正常生长,藻生长导致溶液pH升高是诱导铁氧化物解吸磷的主要因素,铜绿微囊藻光合作用释放的氧气可以抑制三价铁向二价铁的转化。针对铜绿微囊藻诱导铁氧化物释放磷并被其吸收的机制,要控制富营养化水体蓝藻爆发,除控制外源磷输入外,应该抑制底泥中铁磷释放,或通过藻细胞的收集和移除来降低底泥中铁氧化物的磷负荷。     

芦苇化感物质EMA对铜绿微囊藻生长及藻毒素产生和释放的影响

研究了芦苇化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯（ethyl-2-methylacetoacetate,EMA）对铜绿微囊藻PCC7806的生长抑制特性以及对微囊藻毒素MC-LR产生和释放的影响.结果表明,EMA在培养1周内对铜绿微囊藻PCC7806具有较强的抑制作用,EC_50,7d值为2.0 mg·L^-1,但EMA的抑制效果随时间的延长而减弱.整个培养期间,EMA对MC-LR的胞外释放无显著影响.培养7　d后,单位藻细胞内MC-LR的含量随EMA浓度的增加而升高,EMA投加浓度为1.5　mg·L^-1时,单位藻细胞MC-LR的含量为25 ng·(10⁶个)^-1,比对照组增加了39%.但单位体积培养液中MC-LR总量（胞内和胞外的总和）随EMA浓度增加先略微升高后显著降低,EMA投加浓度为3 mg·L^-1时,培养液中MC-LR胞内胞外总量为28 μg·L^-1,约为对照组的一半;16　d后,EMA对单个细胞内MC-LR的含量以及MC-LR总量均无显著影响.