光照、温度和pH对雨生红球藻光合特性的影响

采用测定光合放氧速率和荧光动力学的方法,研究分析了光照强度、温度和pH对雨生红球藻Haematococcus pluvialis CG-11绿色游动细胞阶段光合作用特性的影响。结果表明,H. pluvialis CG-11光合作用的饱和光强为109.1 μmol/m2·s,最大光合放氧速率为75.9 μmol O2/mg Chla·h;适宜的生长温度范围在25－30℃之间,温度在25℃时光合速率最大;pH在7.5－8.0范围内,光合效率较高,在pH为7.5时放氧速率最大,为75.5 μmol O2/mg Chla·h。在实验pH条件下,H. pluvialis CG-11叶绿素荧光动力学参数呈现出相似的趋势,在6.0－7.5范围内,Fv/ Fm、Fv/ F0、ΦPSⅡ和ETR值随pH升高而增大,pH为7.5时达到最大值,pH超过7.5时,Fv/ Fm和Fv/ F0值明显下降,而ΦPSⅡ和ETR的下降趋势不明显。     

香菇草根部浸提液对伪鱼腥藻化感作用的研究

利用植物释放的化感物质控制有害藻类水华是一种经济, 有效, 生态安全性高的控藻方法, 为探究香菇草(Hydrocotyle Vulgaris)根部浸提液对伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)的化感作用, 试验采用不同浓度的香菇草根部浸提液(0, 2 g·L–1, 4 g·L–1, 6 g·L–1, 8 g·L–1和10 g·L–1), 研究浸提液对伪鱼腥藻叶绿素a浓度, 叶绿素荧光参数(Fv/Fm和 rETR)以及SOD活性的影响。结果表明香菇草根部浸提液对伪鱼腥藻有化感抑制效果, 半效应浓度(EC50, 96h)值为9.33 g·L–1。低浓度添加量组(2 g·L–1, 4 g·L–1)伪鱼腥藻的ρ(Chl a)、Fv/Fm、rETR和SOD 值与对照组差异不大, 对伪鱼腥藻作用不明显; 高浓度添加量组(6 g·L–1, 8 g·L–1和10 g·L–1)对伪鱼腥藻化感抑制作用明显, 伪鱼腥藻的ρ(Chl a)、Fv/Fm和 rETR值都显著低于对照组, 说明藻的生物量和光合能力都明显降低, SOD活性在第13天显著高于对照组, 表明藻类可能发生了脂质过氧化反应。在培养结束后添加量为6 g·L–1, 8 g·L–1和10 g·L–1试验组ρ(Chl a)抑制率分别为32.03 %, 53.18 %和66.02%, 添加量与抑制效果呈正相关。     

锰浓度对米氏凯伦藻叶绿素荧光特性及生长的影响

运用实验生态学和叶绿素荧光分析技术,研究了锰浓度(10-12-10-4mol/L)对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)叶绿素荧光特性及生长的影响。单因子方差分析结果表明:锰对米氏凯伦藻的生长和叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP,NPQ)均有显著影响(P0.05);米氏凯伦藻的叶绿素相对含量和细胞密度在10-12-10-8mol/L锰浓度间随着起始锰浓度的增大而增大,在10-8-10-4mol/L锰浓度间随锰浓度的增大而降低。多重比较结果表明,10-4mol/L锰浓度组的细胞密度和叶绿素相对含量显著低于其它处理组。锰浓度对荧光参数的影响与锰浓度范围和生长时期有关,当锰浓度为10-12-10-8mol/L时,荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR在第3-9天随着起始锰浓度的增加而升高,Fv/Fm和Fv/Fo在第2-7天随培养时间的延长而增加。qP值在整个培养周期内随锰浓度升高呈下降趋势,各浓度组的NPQ则呈现先下降后上升趋势。相关性分析结果表明,从第3天开始至实验结束,10-4mol/L浓度组的叶绿素相对含量与细胞密度之间均呈极显著的正相关关系(P0.01)。荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo)、叶绿素相对含量以及细胞密度与锰浓度的相关性则随着锰浓度范围及培养天数的不同而变化。从第4天开始至培养结束,细胞密度、叶绿素相对含量均与锰浓度(10-8-10-4mol/L)呈极显著的负相关(P0.01)。探讨了叶绿素荧光技术在赤潮藻研究中的应用。     

控(微囊)藻鲢、鳙排泄物光能与生长活性

利用叶绿素荧光技术,通过原位培养滤食性鱼类鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys nobilis)摄食微囊藻(Microcysis)后的排泄物,研究鲢、鳙滤食对藻类光能及生长活性的影响。结果表明,微囊藻经鲢、鳙滤食后,排泄当天,其叶绿素荧光参数PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光合活性(Fv/Fo)、PSⅡ实际光能转化效率(Yield)和光合电子传递速率(ETR)显著低于对照组(P0.05),而光化学猝灭(qP)和非光化学猝灭(NPQ)显著高于对照组(P0.05)。随后,微囊藻的光合活性逐渐恢复,鲢、鳙组的Fv/Fm、Fv/Fo、Yield和qP分别在第3天和第5天开始呈上升趋势,至实验结束时显著高于对照组,其中鲢组高于鳙组。而NPQ呈下降趋势,第13 d极显著低于对照组(P0.01)。原位培养期间,鲢、鳙组藻细胞密度和叶绿素a(Chl a)浓度呈增长趋势,且鲢组明显高于鳙组;鳙组藻类游离胞外多糖含量增长幅度高于鲢组。实验结束时,鲢、鳙组浮游藻类总生物量分别为对照组7.78、6.55倍,绿藻(Chlorophyta)和硅藻(Bacillariophyta)相对生物量增加,但微囊藻贡献率达93%以上。相关性分析显示,鲢组藻细胞密度、Chl a浓度和胞外多糖含量与Fv/Fm、Fv/Fo、Yield、ETR、qP均极显著正相关(P0.01),而与NPQ呈极显著负相关(P0.01)。鳙组藻细胞密度、Chl a浓度和胞外多糖含量仅与ETR呈极显著正相关(P0.01),与NPQ呈极显著负相关(P0.01)。可见,鲢、鳙单次滤食未对微囊藻造成生理上的致命损伤,藻类由于超补偿生长,其光合及生长活性在短期恢复并显著增强,有潜在加速水体富营养化可能,鲢、鳙增殖放流以控制蓝藻水华的措施值得商榷。     

转基因鱼腥藻7120适宜生长条件的初步研究

以前的研究报导了将人肿瘤坏死因子基因(TNF-α)成功转入鱼腥藻7120中,这项研究在实验室小规模范围内探讨了其转TNF-α基因鱼腥藻7120的适宜生长条件。结果表明,转基因鱼腥藻7120最适生长温度在25～30℃,最适pH7.0～7.5。不同光照强度下的净光合放氧速率测定结果表明,转基因鱼腥藻7120与野生型具有一致的光饱和点和光补偿点,且适合在10～700μE.m-2.s-1下生长。外加有机碳源(4g/L葡萄糖)一定程度上可以增加转基因鱼腥藻7120生长速度。对不同藻龄转基因鱼腥藻7120中TNF-α的累积量的检测发现:生长8d左右时转基因鱼腥藻7120中TNF-α累积量达到最大值。这将为产业化生产、适时收获转基因蓝藻提供理论指导,同时讨论了葡萄糖对转基因鱼腥藻7120代谢的调节。     

温度和初始pH对生物结皮中4种优势蓝藻生长的影响

生物土壤结皮对干旱半干旱地区生态环境健康及可持续发展有重要意义。具鞘微鞘藻、伪枝藻、念珠藻和鱼腥藻是生物结皮中蓝藻的优势种,对其大规模培养有着广阔的应用前景。以4种蓝藻为材料,采用室内液体培养方法,研究了5个温度(10、20、25、30、35℃)和5个溶液初始pH(4、6、8、10、12)对4种藻生物量和溶液pH的影响。结果表明：在20℃以下温度培养,供试4种藻生物量增长缓慢,在25～35℃下4种藻均能正常生长,其中25和30℃下藻类生物量增长最快。不同藻种的最适培养温度略有区别,伪枝藻和念珠藻最适培养温度为25～30℃,具鞘微鞘藻和鱼腥藻为30℃。供试4种藻对溶液pH有极强的调节能力,均能够在5个初始pH环境中进行增殖,在初始pH为4的培养环境下能达到最大生物量和比生长速率,在初始pH为12下生物量和比生长速率最低。研究为生物结皮中优势藻的扩繁提供了科学依据。     

太湖蓝藻死亡腐烂产物对狐尾藻和水质的影响

为揭示富营养化造成淡水生态系统中沉水植物消亡的机制,本文就太湖蓝藻大规模死亡腐烂后的产物对水体水质以及沉水植物造成的影响进行了研究。本文以沉水植物穗花狐尾藻为研究对象,测定了水质参数（pH值,浊度（NTU）,温度,溶解氧（DO）,电导率（Ec）,盐度,磷酸根（PO43-））以及狐尾藻Fv/Fm指标。将采自太湖梅梁湾的蓝藻水华,降解一个星期左右。随后在处理组中加入该蓝藻降解物,对照组中不加入。结果表明,加入蓝藻死亡腐解液后,水体的溶解氧、pH值均比对照组显著降低,浊度则显著升高。对照组中穗花狐尾藻生长良好,其Fv/Fm约为0.8,而经蓝藻腐烂液处理的实验组,穗花狐尾藻在两天之内便接近死亡状态,其Fv/Fm值降至0.3左右。以上结果表明蓝藻死亡腐烂后形成的腐解液确实能在很短时间内给沉水植被带来灭顶之灾。而在短时间内并不能形成大量附着生物,故本实验可排除其对水生植物的影响。本文证实了蓝藻死亡腐烂后的降解液极有可能是导致沉水植物消亡的主要原因。至于是由于蓝藻腐解液引起的哪种因素起主导作用,还有待进一步研究。     

沉水植物穗花狐尾藻耐盐性与生长

通过室内人工海水培养和杭州湾栽培实验,探究了穗花狐尾藻的耐盐能力及在低盐度水域中的生长情况。室内培养表明:穗花狐尾藻断枝可在盐度12以内的人工海水中正常生长;低盐度处理可促进不定根的生长;水体盐度达到15后,穗花狐尾藻叶绿素含量和最大光合效率Fv/Fm降低,生长停滞,大部分植株逐渐死亡。野外栽培表明:从2017年6月到2018年5月,穗花狐尾藻可在杭州湾水体盐度6.06～9.03,水温3.85～33.37℃条件存活,8—10月是穗花狐尾藻的快速生长期;穗花狐尾藻在杭州湾低盐度水体中可进行有性繁殖和无性繁殖,以无性繁殖为主。研究结果为穗花狐尾藻在低盐度水体中建立种群提供了依据。     

硫和pH对蛋白核小球藻光照产氢的影响

在有无硫及pH5.0-8.0下对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)光照产氢的影响进行了研究。结果表明,在持续光照(165μmolm-2s-1)条件下,从有硫培养液(TAP培养液)内叶绿素a含量、Fv/Fm值及ΦPSII值的变化表明蛋白核小球藻在pH6.0-7.0时生长最佳,生长旺盛易形成暂时的无氧环境而利于藻产氢。最高的产氢速率和总产氢量出现在pH7.0,分别是0.10mlmg-1chlh-1和1.39ml。从无硫培养液(TAP-S培养液)内叶绿素a含量、Fv/Fm值及ΦPSII值的变化表明蛋白核小球藻生长明显受抑制,形成的无氧环境持久,故产氢持久,总产氢量比有硫培养液内高。蛋白核小球藻在pH5.5培养液内的Fv/Fm值后期高于其他4种pH值的,表明潜在的PSII光化学效率高,在光照条件下产氢电子主要来源于PSII,故pH5.5的无硫培养液内藻的产氢速率和总产氢量最大,分别是0.58mlmg-1chlh-1和10.98ml。说明pH为5.5的无硫培养液是蛋白核小球藻产氢的最佳条件。     

Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系

用荧光动力学的方法研究了碱性盐Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系。结果发现在大于-4bar的胁迫下,PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在光化学效率（Fv/Fo）、PSⅡ实际光化学效率（φPSⅡ）以及开放的PSⅡ反应中心有效光化学效率（Fv’/Fm’）的变化不大;然而在小于-4bar Na2CO3胁迫下,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv’/Fm’均随着渗透势的增大而增大,而中PSⅡ、电子传递速率（ETR）、光化学速率、捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率则随着渗透势的增大而减小。这些研究结果说明星星草幼苗在Na2CO3胁迫所导致的不同的渗透胁迫下（小于-4bar和大于-4bar）其过剩光能的耗散机制可能不同,大于-4bar的胁迫下可能存在精细的渗透调节机制,而在高强度的Na2CO3所导致的渗透胁迫下具有与其它植物不同的保护机制,可能通过两条途径耗散过剩的光能,一方面通过增加捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率;另一方面通过增大西PSⅡ、光化学速率、ETR,增强假循环式光合磷酸化过程,而由此引起的活性氧的增加则通过体内较高活性的保护酶系统来清除,以保护光合器官免受过剩光能的损伤。     

三种组成型启动子调控的鼠李糖脂基因在防御假单胞菌中的异源表达及活性研究

本研究利用Red/ETDNA重组技术对实验室已有的含鼠李糖基转移酶基因RhlAB的分泌表达载体pBBR1-genta-RhlAB进行修饰,将3种不同强度组成型启动子(Papra、Ptac和PrhaB)成功替换了RhlAB基因在铜绿假单胞菌中的原始启动子,成功获得了表达载体pBBR1-genta-Papra-RhlAB,pBBR1-kan-Ptac-RhlAB和pBBR1-kan-PrhaB-RhlAB,并将这些表达载体分别在防御假单胞菌Pf-5中异源表达,通过LB培养基发酵42h后,Pf-5/pBBR1-genta-RhlAB的鼠李糖脂产量为17.56mg/L,而Pf-5/pBBR1-genta-Papra-RhlAB,Pf-5/pBBR1-kan-Ptac-RhlAB和Pf-5/pBBR1-kan-PrhaB-RhlAB分别是11.135mg/L,441.135mg/L,557.764mg/L,启动子优化后产量分别是原始启动子的0.63,25.12和31.76倍。对发酵产物进行高效液相色谱-质谱联用技术分析,共检出相对含量变化的4类质核比不同的鼠李糖脂同系物。并通过实时荧光定量PCR检测RhlAB基因的表达量,发现启动子替换为Ptac和PrhaB后RhlAB基因表达量分别是原始启动子的2.16和2.77倍。本研究初步实现了RhlAB基因在Pf-5中的表达,发现组成型启动子Ptac和PrhaB比RhlAB的原始启动子表达效率更高,可为异源合成鼠李糖脂提供重要参考。     

基于L-半胱氨酸修饰的Fe3O4@TiO2复合纳米颗粒体外光动力疗法灭活HL60细胞的试验研究

本文采用共沉淀法制备了L-半胱氨酸(L-Cys)修饰的Fe3O4包裹TiO2(Fe3O4@TiO2/L-Cys)复合纳米粒子。通过透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对复合纳米粒子进行了表征,并讨论了复合纳米粒子对HL60细胞体外光动力疗法(PDT)灭活的影响。并对其PDT灭活机制进行了初步探索。试验表明,Fe3O4@TiO2/L-Cys复合纳米粒子分散性高,生物相容性好,对细胞的暗毒性更低,并可以有效增强靶向性,提高PDT灭活效率,在410nm波长的光激发下,光照剂量为18J/cm^2的情况下,当TiO2与Fe3O4的比例为1∶3时,整体PDT效率最高。PDT灭活效率可达69.36%。     

邻苯二甲酸酯类污染物雌激素结合活性筛查

以倏逝波光纤荧光生物传感器为平台,以邻苯二甲酸酯类(PAEs)污染物为靶标,优化了基于受体作用理论的生物传感分析技术,实现了PAEs雌激素结合活性的定性筛查。对7种典型邻苯二甲酸酯的雌激素结合活性测试结果为BBP>DBP>DIPP,其他4种物质几乎无雌激素结合活性,结果与文献广泛报道结论相一致,验证了所建立方法的准确性。在最优测试条件下,光纤传感界面可再生300次以上,为雌激素活性污染物的筛查提供了一种低成本、自动化方法。     

密闭生态系统中大黑甲生长发育及虫沙营养成分的初步研究

密闭受控生态系统中,大黑甲(俗称大麦虫)不仅可以作为乘员日常饮食中动物蛋白的重要来源之一,且对作物秸秆、餐厨垃圾等物质转化起到重要作用,其虫沙可配制新型有机肥料。本试验在密闭受控生态系统中,通过测定大黑甲日增数量、质量及大黑甲各生长阶段呼吸代谢量,研究密闭生态环境对大黑甲的生长发育及其虫沙营养成分价值的影响。试验表明,大黑甲在受控密闭生态系统中生长良好,生长速率为0.79%,大黑甲幼虫时期CO_2产生速率为0.0439 g/g虫/d,O_2消耗速率为0.027 g/g虫/d,大黑甲成年期CO_2产生速率为0.0109 g/g虫/d,O_2消耗速率为0.0126 g/g虫/d,大黑甲的呼吸代谢对密闭系统中大气循环起到一定作用。此外,大黑甲每日能够消耗一定量的植物不可食部分,其虫沙营养全面,具有用作植物培养基质的潜力。     

沙尘暴对北京市空气细菌多样性特征的影响

亚洲沙尘暴携带着各类污染物质,严重影响下风向地区大气过程及生态系统和相关人群的健康。然而,沙尘天气对中国华北地区空气细菌群落及多样性特征影响的研究较少。以北京市为例,系统研究了沙尘暴对城市空气细菌多样性特征的影响。2015年4月,通过定点采样连续收集了一次沙尘暴及其前后4天的空气颗粒物样本,DNA提取、PCR扩增后进行16S rRNA基因高通量测序。共获得169122条高质量序列,生物信息学分析表明,北京市空气细菌物种多样性较高,沙尘暴不能引起细菌OTU数目的增加,但沙尘暴天气下细菌群落Pielou、Shannon和Simpson指数显著增加。菌群分类分析发现,北京市空气细菌由35个细菌门构成,其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度最高,分别占总序列的32.76%、28.09%、25.46%和6.32%;芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)次之,分别占序列总数的2.11%和1.81%,其他细菌门的相对丰度均低于1%。沙尘暴天气下,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)显著升高(P<0.05),分别由31.67%、5.74%、1.82%、1.51%升高至41.46%、10.98%、4.48%和4.26%;而放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)显著降低(P <0.05),分别由28.84%、27.10%降低至22.13%和12.35%。冷杆菌属(Psychrobacter),纤维单胞菌属(Cellulomonas),不动杆菌属(Acinetobacter),假单胞菌属(Pseudomonas)和梭菌属(Clostridium)可能含有人类条件病原菌,其在沙尘暴天气中相对丰度下降,但绝对丰度会大幅增加。沙尘暴能降低人体免疫力,因此致病菌潜在健康风险可能显著增强。通过聚类分析和主成分分析发现,沙尘暴日与非沙尘暴日空气细菌群落差异较大,而沙尘暴前后群落结构差异较小。沙尘暴前后空气细菌群落α-多样性和β多样性均无显著差异,推测沙尘暴只能暂时影响空气细菌群落特征,不能显著改变其群落结构。本研究通过分析了沙尘暴侵袭下北京市空气细菌群落多样性特征及动态,为制定中国北方城市沙尘暴灾害预警措施和建立气传疾病的防控机制提供数据支持。     

农村混合污水灌溉对土壤养分含量、酶活性及微生物多样性的影响

通过土柱模拟试验,研究了农村混合污水灌溉(WG)对农田土壤pH、养分含量、酶活性及微生物多样性等土壤肥力指标的影响.结果表明:与清水灌溉(CK)相比,经过WG处理,土壤全钾、全磷、速效钾和碱解氮含量增加(4.54%~46.84%),而土壤pH、有机质、全氮和速效磷含量降低(2.02%~32.61%),且土壤pH极显著降低(P<0.01),土壤速效钾含量显著增加(P<0.05);土壤过氧化氢酶和土壤酸性磷酸酶活性低于CK处理(P<0.01),而土壤脲酶和土壤转化酶活性显著高于CK处理(P<0.05);土壤中细菌和真菌的Shannon指数、Ace指数、Chao指数、Coverage指数等均有所提高,但降低了Simpson指数,改变了细菌和真菌在属水平上各优势物种的相对丰度.内梅罗综合指数法评价结果表明,农村混合污水灌溉提高了供试土壤的综合肥力水平.本研究为示范区农村混合污水灌溉模式的田间试验提供了重要依据.     

中国红树林与典型区红树林群落重心迁移特征及共性关系

随着社会和经济的发展,红树林重心以及群落内部空间结构可能发生变化与调整.利用重心模型方法可以构建转移距离及方向,探索红树林及群落的重心空间转移特征及分布格局.本研究通过采用近25年多源、多时相遥感数据,利用GIS和遥感技术,提取了中国红树林信息,以及典型保护区漳江口的白骨壤、秋茄、桐花树、卡开芦和短叶茳芏信息.利用重心模型方法,从全局到局部,分析了中国红树林和典型保护区漳江口红树林群落的重心迁移特征与共性关系.结果表明:(1)红树林重心在东北方向上存在明显偏离,这种偏离主要体现在经度上,东西方向上不均衡.红树林重心主要位于入海口,且指向河网密集、经济繁荣的地区.(2)红树林群落重心受东南方向的主导作用,并指向群落高聚集区.红树林群落逐渐向北部和东部蔓延,重心表现出向北集聚的趋势.(3)省级红树林与典型区红树林群落重心迁移共性特征具有一致性、折回性和层次性,主要特征如下:红树林及群落的重心转移方向与海岸潮间带走向基本一致,且两者的轨迹方向指向受到良好波浪掩护的港湾或河口湾内;省级红树林及典型区红树林群落的重心分别在2005年和2011年后发生了不同程度的折回现象;典型区群落重心迁移在一定程度上属于省级红树林重心迁移的放大形势,前者反映了局部的内部结构特征,后者反映了全局的整体特征.研究有助于相关部门提出保护措施和方案,使红树林均衡、稳定、持续生长.