陆生植物化感抑制铜绿微囊藻作用效应及机制研究进展

抑制藻类繁殖,控制水华爆发,是对富营养化水体完成生态修复过程中面临的首要挑战,如何高效安全的抑藻是亟待解决的问题.利用植物化感作用控制富营养化水体中有害藻类大量繁殖是有效的手段之一,但是利用陆生植物化感物质进行抑藻的研究较少.本文从草本植物(菊科/罂粟科、百合科、禾本科)、木本植物以及中草药类植物三大类详细介绍了陆生植物对水华爆发中的主要藻类铜绿微囊藻的抑制效应,并且针对化感物质的分离鉴定和物质基础、作用机制等进行阐述,最后对利用陆生植物化感物质开发抑藻剂的研究思路和注意问题提出了建议.     

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)对惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)的化感作用

通过混合培养和添加过滤液两种方式观察铜绿微囊藻和惠氏微囊藻的生长曲线,探讨两种微囊藻之间的化感作用。结果表明:在混合培养条件下,两者能够形成相互抑制作用;当两者起始藻密度高于0.5×106cells.mL-1、混合比为1:1时,惠氏微囊藻的生长因化感作用而受到显著抑制(P<0.05),同时惠氏微囊藻也会对铜绿微囊藻产生一定的胁迫作用;处于对数生长期的铜绿微囊藻过滤液能抑制惠氏微囊藻的生长,且惠氏微囊藻起始藻密度低于0.5×106cells.mL-1,连续滴加该过滤液后,其生长受到极显著抑制(P<0.01)。     

水生花卉对铜绿微囊藻、斜生栅藻和小球藻生长的影响

选择黄菖蒲(Iris pseudacorus)、溪荪(I.sanguinea)、梭鱼草(Pontederia cordata)、白花水龙(Jussiaea repens)、水罂粟(Hydrocleys nymphoides)和大藻(Pistia stratiotes)6种具有较高观赏价值的水生花卉,通过将植物种植水与藻类共同培养的方式研究了不同种植时间的种植水对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)和小球藻(Chlorella vulgaris)生长的影响.结果表明:6种水生花卉种植水对3种藻类的化感作用具有选择性.通过6d的处理,种植水对铜绿微囊藻生长的抑制率为31.22％ ～ 96.53％,除白花水龙外,其余5种花卉的种植水对铜绿微囊藻生长的抑制率均超过70％,表现出很好的抑藻效果;种植水对斜生栅藻生长的抑制率为23.15％～77.25％;而种植水对小球藻有抑制也有促进,抑制率为-26.07％ ～75.70％,大藻、梭鱼草和溪荪抑制小球藻的生长,黄菖蒲、白花水龙表现为低促高抑,水罂粟表现为促进作用.随着种植时间的延长,种植水对3种藻类的抑制作用增强.6种水生花卉种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用由大到小依次为水罂粟＞黄菖蒲＞梭鱼草＞大藻＞溪荪＞白花水龙;对斜生栅藻生长的抑制作用由大到小依次为梭鱼草＞溪荪＞黄菖蒲＞水罂粟＞白花水龙＞大藻;对小球藻生长的抑制作用由大到小依次为大藻＞梭鱼草＞溪荪＞黄菖蒲、白花水龙＞水罂粟.试验表明,6种水生花卉在控制城市景观水体中的藻类水华有一定的推广价值.     

红树植物木榄有机溶剂提取物对球形棕囊藻的抑制效应

基于化感作用原理,利用有机溶剂对红树植物木榄(Bruguiera gymnorrhiza)叶片中的活性物质进行连续提取分离,分别得到正己烷相、乙酸乙酯相、正丁醇相和水相提取物。利用这些提取物进行抑藻实验,通过测定球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)的细胞密度发现:四种组分提取物对球形棕囊藻均具有显著的化感抑制作用;正己烷相和乙酸乙酯相提取物对球形棕囊藻的抑制效果明显优于正丁醇相和水相提取物的抑制效果。正己烷相提取物和乙酸乙酯相提取物对球形棕囊藻的48hEC₅₀分别为14.90mg/L和12.18mg/L。研究表明,藻细胞初始接种密度影响提取物的抑藻效应,低接种密度时抑制率极高,而随着接种密度的升高抑制率下降;接种密度极高时,提取物不但不会抑制甚至还会促进藻细胞的生长。     

岩兰草油对淡水藻类的抑制作用

利用植物分泌的化感物质进行藻类控制已成为国内外生态环境领域研究的热点之一。首次探讨了岩兰草油的抑藻效应,建立了岩兰草油对铜绿微囊藻和斜生栅藻两种藻共培养时抑制作用的数学模型,采用GC-MS分析方法对岩兰草油中主要成分进行了鉴定。结果表明:岩兰草油对铜绿微囊藻和斜生栅藻在单独和共培养状态下均有良好的抑制作用,对单独培养的铜绿微囊藻和斜生栅藻抑制作用的EC50分别为0.20和0.30 m L/L,说明岩兰草油对蓝藻(铜绿微囊藻)的抑制效果明显好于对绿藻(斜生栅藻)。岩兰草油的主要成分为具有良好抑藻作用的倍半萜类物质,而所建立的岩兰草油对两藻共培养状态下抑制作用的数学模型可以求出在任何时间节点上铜绿微囊藻和斜生栅藻的种群密度以及要达到抑藻最佳状态的岩兰草油浓度。该研究对水华藻类的控制有较重要的理论与应用价值。     

20种植物提取物抑制植物病原菌活性研究

以小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)、番茄灰霉病菌(Alternaria solani)这两种植物病原真菌为供试菌,对采自江西省吉安市的20种植物提取物的抑制菌丝生长活性及孢子萌发进行测定.结果表明,在供试质量浓度为1 mg/mL时,黄花草木樨乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部分抑菌效果最好,对小麦纹枯病菌和番茄灰霉病菌两种菌的抑制率均达100%;窃衣、小白酒草、羊蹄和车前草的抑制作用次之,对两种菌的抑制率均大于80%;单从对一种病原菌的抑制作用看,还有黄荆对小麦纹枯病菌率为100%,空心莲子草、窃衣、小白酒草和鬼针草对番茄灰霉病菌的抑制率为100%,但是,这20种供试植物的石油醚相和水相萃取物对两种病原真菌的抑制效果均不强.抑制病原菌孢子萌发亦得到类似结果.以上结果提示植物抑菌活性成分主要存在于乙酸乙酯萃取部分,黄花草木樨、窃衣、小白酒草等的提取物作为植物源杀菌剂值得进一步研究.     

粉绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的化感抑制效应及其生理机制

由于生物法,尤其是水生植物化感控藻方法在治理水体富营养化及水华现象中具有多方面的优势,近年来该领域的理论和技术研究备受世界各国关注.采用初始添加种植水和连续添加种植水的方法,研究挺水型粉绿狐尾藻对铜绿微囊藻的化感抑藻效应,并从光合作用的角度探讨其对铜绿微囊藻化感抑制的生理生态机制及作用靶点.研究结果表明:粉绿狐尾藻能够分泌某些化感物质有效抑制铜绿微囊藻的正常生长,其抑藻效应是通过连续释放某些化感物质作用于铜绿微囊藻而实现的,且具有累积性;粉绿狐尾藻分泌化感物质对铜绿微囊藻的Chl a、PC及APC的损伤程度存在差异(如处理5 d后,Chl a、PC、APC的相对含量分别降至52.7%、15.3%、7.6%),其中藻胆蛋白(尤其是APC)比Chl a 更为敏感,说明藻胆蛋白是粉绿狐尾藻化感物质抑制铜绿微囊藻的关键靶点.研究为水生植物化感控藻技术的发展提供了新的材料,并有助于深入了解水体生态系统的化学生态作用及其机制.     

洱海微囊藻水华的水生态风险评估研究

以洱海微囊藻水华为研究对象, 借鉴生态毒理学风险评估思路对藻类水华的水生态风险进行评价。研究通过暴露实验以及查阅文献获取了微囊藻水华对底栖动物、浮游动物、鱼类和沉水植物的效应数据, 采用毒性百分数排序法推导了洱海微囊藻水华的急性和慢性效应藻密度, 用风险商值评估微囊藻水华密度的水生态风险。进一步结合水华盖度和持续时间制定了微囊藻水华的急性、慢性生态风险评价表。研究结果表明, 微囊藻水华的急性生态风险分为低中高三级, 分别为微囊藻藻密度小于3.4×106 cells/L为低风险,微囊藻藻密度在3.4×106—3.4×107 cells/L之间为中风险,微囊藻密度大于3.4×107 cells/L为高风险。慢性生态风险同样分为低中高三级, 分别为微囊藻藻密度小于1.1×106 cells/L为低风险,微囊藻藻密度在1.1×106—1.1×107 cells/L为中风险,微囊藻密度大于1.1×107 cells/L为高风险。实际应用中需综合微囊藻水华密度、面积和持续时间, 制定洱海微囊藻水华水生态风险评价标准。当微囊藻水华处于中风险状态时, 应启动预警、强化水质管理和生物抑制措施, 当处于高风险状态时, 应采取水华的应急处理措施。研究结果有助于洱海微囊藻水华的科学管理。     

青草沙水库中一株铜绿微囊藻抑藻细菌的作用研究

【目的】为了研究青草沙水库中土著微生物对藻类生长的抑制作用,从水库水体中筛选出对藻类有抑制作用的细菌并研究其对铜绿微囊藻的抑制效果。【方法】通过对水库水体中的细菌进行划线分离和筛选,挑选出一株对铜绿微囊藻生长有较好抑制作用的菌株CL。考察其对铜绿微囊藻的抑制效果及不同培养时间和菌液浓度对抑藻效果的影响,并对菌株进行16S rDNA序列分析。【结果】实验菌液浓度为4.5×108CFU/mL 8.4×108CFU/mL时,细菌对铜绿微囊藻的抑制率可达45.4%。抑藻效果随培养时间先增后降,在静置培养第6天抑藻效果达到最大。该菌经过16S rDNA序列分析,属于黄单胞菌科的寡养单胞菌。【结论】从青草沙水库中筛选出了对铜绿微囊藻有抑制作用的土著细菌寡养单胞菌,对青草沙水体铜绿微囊藻的控制具有一定的潜在应用价值。     

普生轮藻浸提液对两种淡水藻类的化感抑制作用及其数学模型

利用大型水生植物的化感作用抑制水华藻类是水域生态学研究的热点课题之一。探讨了不同浓度普生轮藻浸提液对产毒铜绿微囊藻和斜生栅藻(单纯以及混合藻类)的抑制作用,并根据实验过程中得到的数据和数据特征,在传统的Logistic模型和Lotka-Volterra模型基础上,通过微元法建立了普生轮藻浸提液对单纯产毒铜绿微囊藻、单纯斜生栅藻抑制的数学模型以及两藻混合时抑制的数学模型。结果表明,(1)普生轮藻浸提液无论对单独的毒性铜绿微囊藻或斜生栅藻还是共生状态的毒性铜绿微囊藻和斜生栅藻均有很强抑制作用,且对毒性铜绿微囊藻的抑制作用要显著高于对斜生栅藻;(2)所建立的抑藻模型可有效表征和预测在一定范围内的产毒铜绿微囊藻、斜生栅藻及其混合藻在普生轮藻浸提液胁迫下藻密度随时间变化的规律;通过这些模型可方便地计算出实验期间任何时间节点上普生轮藻浸提液的半抑制浓度(EC50)、最小有效浓度(MIC)等指标的预测值、混合藻在小生境中相对稳定时的预测值等等。该研究可为实际抑藻的方案制定和实施提供有价值的数据支撑和参考,具有一定的理论与应用意义。     

南水北调中线水源区弃耕地草本植被演替初步研究

以南水北调中线水源区不同年限的退耕弃荒地为研究对象,分析了其草本植被恢复阶段的群落学特征,用聚类分析和极点排序的方法对各群落类型进行了划分,探讨了其自然演替规律,并对弃耕地植被恢复的一般机理进行了初步探讨。结果表明,草本植被恢复演替过程可明显分为以下几个阶段：荠菜(Capsella bursa—pastoris) 铁苋菜(Acalypha australis) 小白酒草(Conyza canadensis)群落(退耕1年);小白酒草(Conyza canadensis) 灰绿藜(Chenopodium glaucum)群落(退耕2年);艾蒿(Artemisia argyi) 小白酒草(Conyza canadensis) 猪毛蒿(Artemisia scoparia)群落(退耕3～6年);白茅(Imperata cylindrica) 牛尾蒿(Arternisia subdigitata) 野艾蒿(Artemisia lavandulaefolia) 狗尾草(Setaria viridis)群落(退耕7～12年^ )。退耕3年时群落已经趋于稳定,草本植被基本上得到恢复。     

青蒿提取物抗单纯疱疹病毒活性研究

用细胞病变效应(CPE)法证明了青蒿水提物具有抗单纯疱疹病毒Ⅱ型(HSV—2)活性,通过初步分离纯化得到抗HSV—2活性的有效成分。用MTT法研究了青蒿水提物和有效成分的细胞毒性和抗HSV—2活性,CC50分别为5．29mg／ml和4,94mg／ml,IC50分别为1．45mg／ml和0．128mg／ml,TI分别为3．65和38．6。以0．5mg／ml的无环鸟苷(ACV)作为阳性对照,结果显示有效成分在体外可以明显抑制HSV—2的致细胞病变作用,效果与ACV相当。     

Identification and characterization of major flavonoids and caffeoylquinic acids in three Compositae plants by LC/DAD-APCI/MS

In this study, a liquid chromatography/diode array detector-atmospheric pressure chemical ionization/mass spectrometry (LC/DAD-APCI/MS) was successfully developed to identify and characterize the main flavonoids and caffeoylquinic acids (CQAs) of three common Compositae plants (Chrysanthemum morifolium Raman, Artemisia annua, and Chrysanthemum coronarium) which have been used as herbal medicine. Identifications were performed by comparing the retention time, UV and mass spectra of samples with standards or/and earlier publications. The crude methanolic extracts of these plants were assayed directly using LC/MS without any further pretreatment. The proposed method is rapid and reproducible and is useful for characterization and evaluation of different plant flavonoids and CQAs. A total of 41 different flavonoids and 6 CQAs were identified and confirmed by APCI-MS. The main components of three Compositae plants were also compared. Although there exist some similarities in the flavonoidic content of the leaf and flower of C. morifolium, significant variations in their varieties and concentrations were observed. Artemisia annua processes substantial amount of alkylated derivatives of flavones and Chrysanthemum coronarium contains only CQAs. These findings suggest that although all the plants studied are from the same Compositae family, their flavonoids and phenolic compositions are markedly different. The proposed method is useful for further chromatographic fingerprinting of plant flavonoids.     

四种菊花超临界CO_2萃取物的GC-MS分析

对4种菊花:野菊花、神农香菊、杭黄菊和黄金菊进行超临界CO2萃取(SFE),运用GC-MS检测超临界萃取物中的化学成分,并比较4种菊花类药材萃取物化学成分的差异。结果表明:4种菊花SFE萃取物中共检测到77种成分,主要为萜烯类、醇、醛、酮和脂肪烃类成分,其中仅有14种成分为2种或以上菊花萃取物所共有,不同品种菊花之间所含成分具有明显的差异。     

不同品种菊花和贵州产野菊花中木犀草素的含量比较

目的测定并比较不同品种菊花和贵州产野菊花中木犀草素的含量。方法用高效液相色谱法测定木犀草素的含量。色谱柱为ODS柱（4．6mm×250mm,5μm）,流动相为甲醇-水-冰醋酸（体积比45：55：0．4）,检测波长为254nm,流速1．0mL／min。结果7个菊花样品的木犀草素含量,以贵州野菊花的木犀草素含量最高（3．876mg／g）,杭菊的木犀草素含量最低（0．302mg／g）。结论贵州产野菊花中木犀草素的含量均高于其他品种菊花,具有较高的药用价值。     

三种入侵植物浸提液对桃软腐病菌菌丝生长的抑制作用

用生长速率法测定三种入侵植物浸提液对桃软腐病菌菌丝生长的影响,结果显示:紫茉莉、小蓬草、香丝草浸提液对桃软腐病菌丝生长均具有抑制作用,抑制率随浸提液浓度的增加而增大,随培养时间的延长而降低。相同浓度下,小蓬草对菌丝生长的抑制作用最强,200 g.L-1的小蓬草浸提液培养72 h对菌丝的抑制率仍达58.95%。丙酮对菌丝生长无显著影响。     

Efficacy of Euphorbia splendens and Leonotis nepetaefolia on aflatoxin producing fungi Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus

Efficacy of three different concentrations (5, 10 and 15 mg/ml) of dry flower powder of E. splendens and L. nepetaefolia was tested on the growth of aflatoxin-producing toxigenic strains of fungi A. flavus (NCBT 101) and A. parasiticus (NCBT 128) in Sabouraud dextrose agar medium (SDA). Maximum (75%) inhibition of growth of A. flavus was seen at 15 mg/ml concentration of E. splendens flower dry powder, while A. parasiticus showed 50% inhibition of growth at 10 and 15 mg/ml concentrations. Total inhibition (100%) of growth of A. flavus was seen at 10 and 15 mg/ml for L. nepetaefolia and maximum (75%) inhibition of growth was seen for A. parasiticus at 15 mg/ml concentration. Bioassay with groundnut seeds soaked with different concentrations of flower extract proved that both fungi were incapable of infecting the seeds at 10 and 15 mg/ml of L. nepetaefolia flower extracts.     

Effect of Artemisia vulgaris Rhizome Extracts on Hatching,Mortality, and Plant Infectivity of Meloidogyne megadora

The activity of an ethanolic rhizome extract of Artemisia vulgaris against hatching, mortality, host plant infectivity, and galling of the root-knot nematode Meloidogyne megadora was investigated. The extract inhibited egg hatch (50% inhibition by 2.35mg/ml) and caused second-stage juvenile mortality (50% lethality at 12 hours'' exposure to 55.67 mg/ml), both in a dose-dependent manner. Nematode infectivity on Phaseolus vulgaris ''Bencanta Trepar'', a susceptible host, decreased in a dose-responsive manner (50% inhibition at 6.28 hours exposure to extract). When applied directly to the soil, the extract reduced root galling on a susceptible host in a dose-dependent manner (50% inhibition by 32.36 mg/ml). After dilution in distilled water, the extract did not lose activity when stored in the dark at 25°C for 15 days.     

Effects of the extract from Conyza canadensis on human blood platelet aggregation

The effects of different parts of extract from medicinal plant Conyza canadensis, used to control bleeding, on human blood platelet aggregation in vitro were investigated. Aqueous extract of Conyza c. from young or old plants, glycoconjugate part, polysaccharide part and aglycon part at the concentrations above 0.75 mg/ml strongly inhibited platelet aggregation induced by collagen (2 microg/ml) in dose-dependent manner. Polysaccharide part isolated from plant extract had the strongest inhibitory effect on aggregation stimulated by collagen and seems to be responsible for antiaggregatory properties.