微囊藻和栅藻共培养实验及其竞争参数的计算

以Ｌｏｔｋａ－Ｖｏｌｔｅｒｒａ的双种竞争模型为基础,进行试验设计。共培养试验中,两种藻类的增长行为是不同的,培养前期共培养中栅藻的数量大于纯培养中栅藻的数量,而在后期则相反,微囊藻则是在整个共培养过程中的数量都小于纯培养中的数量。通过纯培养取得参数Ｋ和ｒ,变模型的微分形式为差分形式,以生长曲线拐点（密度制约起始点）出现的时间作为计算竞争参数的起始时间。经模拟计算获得参数,表明微囊藻的抑制能力是栅藻     

铜绿微囊藻和斜生栅藻非稳态营养盐限制条件下的生长竞争特性

采用“脉冲”添加方法进行了非稳态条件下铜绿微囊藻（M.）和斜生栅藻（S.）分别在氮磷单营养盐和双营养盐限制时的共培养试验。试验结果显示：当添加频率为1d时,无论何种营养盐限制,M.均成为优势藻种。氮限制条件下,氮时均浓度范围在0.3—2.4 mg/L时,M.始终具有竞争优势。磷限制条件下,磷浓度范围在0.018—0.035 mg/L时,S.只在生长初期阶段占优。氮磷双营养盐限制条件下,添加液的氮磷质量比为35:1（设定为最优比）,添加频率为8 d时,两种藻表现出共生特征;而偏离最优比时（N:P=70:1,17:1）,在不同的添加频率下均未出现共生现象,且氮的时均浓度为0.6—4.8 mg/L时（70:1）,M.具有竞争优势,而降低为0.15—0.3 mg/L时（17:1）,S.占优。随着添加频率的变化,两种藻的细胞大小也会随之改变,S.随着营养盐浓度的降低而增大,且在双营养盐限制条件下变化更显著。上述试验结果分析表明：两种藻竞争能力与添加频率相关,在藻种浓度的变化上,按照‘拾遗－机会’交替竞争理论,M.表现出机会主义者特征,而S.则表现出拾遗者的特征,两者的共生特征也符合‘中度干扰’假说。藻细胞大小变化表明,两种藻均可以改变大小实现最大限度争夺受限营养盐。在低浓度时,S.细胞大小的变化同样也变现出了“拾遗者”的特征。     

绿藻栅藻对微囊藻的抑制效应及评价

为筛选具有控制微囊藻水华潜力的绿藻, 研究基于藻类之间的化感作用, 对34株绿藻开展筛选及评价工作。结果发现, 栅藻FACHB-1229的抑制率最高, 其滤液对微囊藻FACHB-3550和FACHB-905的抑制率分别为53.95%和48.39%; 通过对滤液中的物质进行GC-MS检测, 推测该藻株的效应物质可能为邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯。进一步对FACHB-1229生长和光合放氧、氨氮耐受等指标进行评价, 结果发现: 该藻株在孔板中的生长速率(0.38±0.06)/d高于微囊藻生长速率(0.13±0.03)/d; 栅藻FACHB-1229的光合放氧速率高于同期测定的其他绿藻光合放氧速率, 可达(229.91±10.49) μmol O₂/(mg Chl.a·h); 同时该藻株对氨氮的耐受能力最强, 在氨氮浓度为1888.60 mg/L时其生长速率可达(0.30±0.08)/d。此外, 在与微囊藻FACHB-3550进行共培养时, 栅藻FACHB-1229所占比例持续升高。综上, 栅藻FACHB-1229具备与微囊藻竞争的优势, 有望成为微囊藻水华生物控制的优选材料。     

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.     

温度和氮磷浓度对平裂藻和栅藻生长及竞争的影响

为了解温度及氮磷浓度对平裂藻和栅藻生长及竞争的影响,分别在18、25和35℃条件下,以BG11培养基为基础,设置了不同的氮磷浓度组,进行了2种藻的单独培养试验和混合培养试验,结果表明:在纯培养条件下,低营养浓度组(磷浓度分别为0.1和0.5 mg/L)平裂藻在3种温度下基本停止生长,高营养盐浓度组(磷浓度分别为1.0和1.5 mg/L)除18℃1.0 mg/L组停止生长外,其余均能正常生长增殖,且细胞最大密度表现为25℃ 18℃ 35℃, 1.5和1.0 mg/L浓度组细胞生长差异不显著。栅藻在纯培养条件下,细胞密度总体表现为随着营养盐浓度升高而增加的趋势,细胞最大密度表现为18℃ 25℃ 35℃。在混合培养试验中,除35℃、1.5 mg/L组平裂藻对栅藻的竞争抑制参数大于栅藻对平裂藻的竞争抑制参数外,其余试验组均表现为栅藻受平裂藻影响较小。在混合培养体系中, 0.1 mg/L组平裂藻仍基本停止生长, 0.5 mg/L组受栅藻的刺激作用,生长优于纯培养体系。1.0和1.5 mg/L组均受栅藻的抑制作用,且浓度越高抑制作用越强。       

耐氨四尾栅藻在甲烷发酵流出液中的生长及氯磷的脱除

检查了耐氨四尾栅藻(Scencdesmus quadricauda)在甲烷发酵流出液中的生长情况。结果表明,该绿藻在1％和10％流出液中生长良好,而在20％流出液中不生长。在1％流出液中添加0-28mM氨。不影响该绿藻的生长速度常数,也不影响对数生长期的光合活力。10％流出液中的光合活力降低,但仍比得上1％流出液的活力。’从电子显微图中看到,在不加氨1％液出液中生长的细胞,其淀粉颗粒很明显,并且随着加氨量的增加而变小。。在l0％流出液中生长的细胞的淀粉颗粒小,而且细胞膨胀,但是其叶绿体膜系统发育良好。这就是说,虽然在形态学上发生了变化．但是读绿藻在1％及l0％流出液中的生长和生理学上,却没有什么变化。该绿藻在1％和10％流出液中,排除氨氮和磷酸磷的百分数·前者分别为99.7%和73.8％,后者分别为78．O％和62．8％。上述排除效率说跟四尾栅藻可以用于家畜粪便甲烷发酵流出液的处理。     

微囊藻和栅列藻光吸收特性的实验研究

在室内模拟槽中,以人工灯为光源,分别检测不同密度的微囊藻和栅列藻细胞悬液的光谱衰减,检测各样品的叶绿素含量和过滤后清液的溶解性有机碳(DOC)含量,并在紫外分光光度计上检测DOC光谱吸收,然后换算成吸收系数。再根据近似的线性加和关系计算出细胞悬液中各组分(藻细胞、水、DOC)的吸收系数。结果表明,微囊藻和栅列藻光衰减的波谱特征相似,在3个较高密度下的衰减系数的变化趋势相近,其衰减系数贡献率的平均值分别为84.95%和88.15%。将衰减系数除以各自的叶绿素浓度即可得到叶绿素的比吸收系数,两种藻3个较高密度的比吸收系数的平均值具有相似的波谱特征,在380～500、660～690nm两个波段有较明显的峰值,栅列藻和微囊藻在435nm的比吸收系数峰值分别为0.1118、0.0413(m2·mg-1chla),在670nm处的峰值分别为0.075、0.032(m2·mg-1chla)。但两者的比吸收系数差异较大,三个密度栅列藻在340～800nm的平均比吸收系数是0.0573(m2·mg-1chla),而微囊藻仅为0.0234(m2·mg-1chla),且微囊藻的所有波长的比吸收系数均小于栅列藻。根据这些参数来讨论两种藻类在分光衰减中的贡献率和光谱特征方面的差异及其生态学意义,以及在浮游植物的遥感监测方面的参考价值。     

柳树叶浸提液对四尾栅藻生长特性及光合效率的影响

以四尾栅藻（Scenedesmusquadncauda）为研究对象,应用柳树（sn如babylonica）叶浸提液研究了其对四尾栅藻密度、细胞形态、叶绿素含量及光合效率的影响。结果表明：各浓度柳树叶浸提液处理组四尾栅藻密度均低于对照组,且较高浓度浸提液处理组藻密度更低。浓度为10g／L、20g／L和30g／L的柳树叶浸提液对四尾栅藻的最大抑制率分别为47．0％、54．6％和62．3％。根据浓度一效应关系方程,计算出对应的柳叶浸提液96h对四尾栅藻的半效应浓度（EC,。值）为23．32g/L.加入柳树叶浸提液后,四尾栅藻细胞边缘变得不规则,细胞体变透明,部分细胞溶解。在柳树叶浸提液作用下四尾栅藻叶绿素a含量始终保持在很低的水平。lO∥L、20∥L和30∥L处理组叶绿素含量最低分别为173．12t,g／L、124．18斗∥L、37．62斗g／L。实验开始第ld后各浓度柳树叶浸提液处理组Fv／Fm显著下降（P〈0．01）,第24d柳树浸提液浓度效应较为明显,大致是浸提液浓度越高,四尾栅藻PSⅡ最大光合效率越低。     

温度和初始密度比对2种微藻生长竞争的影响研究

为了探究不同温度和初始密度比对舟形藻和铜绿微囊藻生长竞争的影响,该研究设计不同温度梯度(10、15、20、25、30和35℃)和舟形藻与铜绿微囊藻不同初始密度比(1∶10、1∶1、10∶1),研究不同条件对2种微藻生长竞争的影响。结果表明:(1)单种培养条件下,随温度升高,舟形藻细胞密度呈现先增后减趋势,最适生长温度为20～25℃,最大藻细胞密度为3.883×10~5个/mL;铜绿微囊藻细胞密度随温度升高而增大,35℃达到最大值(4.813×10~6个/mL)。(2)混合培养条件下,温度和初始密度比对两者生长均产生影响,舟形藻对铜绿微囊藻的竞争能力随舟形藻初始密度增大而增强,温度25℃、初始密度比10∶1处理条件下,舟形藻对铜绿微囊藻生长抑制作用最为明显。(3)根据Lotka-Volterra竞争模型推断,高温(30～35℃)条件下,铜绿微囊藻占有优势;低温(10～20℃)条件、初始密度比为1∶10的舟形藻与铜绿微囊藻稳定共存;初始密度比为1∶1和10∶1时舟形藻占有优势,且在舟形藻最适生长条件(25℃)下两者不稳定共存。     

温度对普通小球藻和鱼腥藻生长竞争的影响

通过室内实验研究了不同温度条件下主要水华藻类鱼腥藻(Anabaena sp. strain PCC)和常见淡水藻类普通小球藻(Chlorella vulgaris)的生长和种间竞争, 结果表明在单种培养和共同培养体系中, 普通小球藻的最大藻细胞浓度随着温度的升高而增加; 鱼腥藻生长最适温度为3035℃。温度对藻类种间竞争抑制参数能够产生明显影响, 鱼腥藻在温度为15℃时对普通小球藻的竞争抑制参数最大, 分别是25℃、30℃、35℃时的1.24倍、1.14倍和1.12倍; 而普通小球藻在30℃时对鱼腥藻的竞争抑制参数最大, 分别是15℃、25℃、35℃条件下的4.25倍、2.03倍和1.20倍。在4个试验温度下普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数均大于鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数。根据Lotka-Volterra竞争模型可推断, 在4个温度条件下, 普通小球藻和鱼腥藻在竞争中不稳定共存。       

铜绿微囊藻的某些生长特性及毒性的研究

藻类毒素的研究随着有毒藻类对人类的危害加剧,越来越受到各国的重视和深入研究。铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosaMicrocystis aeruginosa)是世界许多地方报到最多的有毒藻类,对导致其毒素产生的因子及产毒机理的研究,几十年来在温度、pH值、生长年龄、光照强度、质粒、伪空胞与铜绿微囊藻毒性关系做了大量工作,但是对营养元素       

THE GROWTH AND DURATION OF LIFE OF CELOSIA CRISTATA SEEDLINGS AT DIFFERENT TEMPERATURES

Daily measurements of hypocotyl length were made on Celosia cristata seedlings cultured in darkness under aseptic conditions at six constant temperatures between 14.5° and 40.5°C. At 40.5° roots did not penetrate the agar and only the hypocotyls that were supported by the wall of the test tube could be measured. The growth curves were of the generalized logistic type, but of different degrees of skewness. The degree of symmetry of the growth curves was influenced by temperature. At the lower temperatures the maximal growth rate came relatively late in the grand period of growth; at successively higher temperatures it came progressively earlier. The mean total time rate of growth (millimeter per diem) was found to be a parabolic function of the temperature. The maximum rate of growth was found from the curve to be at 30.48°C. The maximum observed rate of growth, and the maximum yield, were found to be at 30°C. At all temperatures above 14.5° the maximum growth activity fell in the second quarter of the whole growth period. At all temperatures tested other than 30°, and at all parts of the growth cycle, the growth yield as measured by height of hypocotyl at any given equivalent point was less than at 30°. The total duration of life of the seedlings, and the duration of life after the end of the growth period (intermediate period) were inversely proportional to the mean total growth rate. The observations on Celosia cristata seedlings are thus in accord with the "rate of living" theory of life duration. The optimal temperature for life duration is the minimum temperature, within the range of these observations.     

铜锈微囊藻两种表型的生长生理特性及毒素组成比较分析

从滇池蓝藻水华中分离得到的铜锈微囊藻群体在实验室无机营养中解聚成单细胞,结果表明,群体微囊藻的生长速度明显低于单细胞微囊藻;前者具明显可见的胞外酸性多糖胶鞘,而单细胞则几乎没有;按常规方法分析比较两种细胞形态的毒性大小和毒素组成,发现群体微囊藻主要含有三种微囊藻毒素的异构体,而单细胞以MCLR为主;且单细胞微囊藻的毒性约为群体的10倍.二者的LDH和PGM同工酶酶谱也有差异.本研究为解释毒素的合成和调控机理提供了新的证据.       

大气CO2浓度变化对铜绿微囊藻生长的影响

蓝藻水华暴发是多因素综合作用的结果,藻类生长受温度、光照、风力、营养盐、pH、微量元素等多个因素的影响[1—4]。藻类属于光能自养型微生物,其生长繁殖离不开自身的光合作用;作为光合作用主要的无机碳源,CO2对藻类生长有着举足轻重的作用。工业的快速发展,化石燃料的燃烧,增加了大气CO2的源,环境破坏引起的森林绿地面积锐减,又使CO2的汇减少,最终导致大气CO2浓度不断增加。     

EVALUATION OF COMPETITIVE ABILITY OF STAURASTRUM LUETKEMUELLERII (CHLOROPHYCEAE) AND MICROCYSTIS AERUGINOSA (CYANOPHYCEAE) UNDER P LIMITATION1

The desmid Staurastrum luetkemuellerii Donat et Ruttner and the cyanobacterium Microcystis aeruginosa Kütz. showed pronounced differences in chemical composition and ability to maintain P fluxes. The cellular P:C ratio (Q_p) and the surplus P:C ratio (Q_sp) were higher in M. aeruginosa, indicating a lower yield of biomass C per unit of P. The subsistence quota (Q_p) was 1.85 μg P·mg C^?1in S. luetkemuellerii and 6.09 μg P·mg C^?1in M. aeruginosa, whereas the respective Q_p of P saturnted organisms (Q_s) were 43 and 63 μg P·mg C^?1. These stores could support four divisions in S. luetkemuellerii and three divisions in M. aeruginosa, which suggests that the former exhibited highest storage capacity (Q_s/Q₀). M. aeruginosa showed a tenfold higher activity of alkaline phosphatase than S. luetkemuellerii when P starved. The optimum N:P ratio (by weight) was 5 in S. luetkemuellerii and 7 in M. aeruginosa. The initial uptake of P_i pulses in the organisms was not inhibited by rapid (<1 h) internal feedback mechanisms and the short term uptake rote could be expressed solely as a function of ambient P_i. The maximum cellular C-based uptake rate (V_m) in P starved M. aeruginosa was up to 50 times higher than that of S. luetkemuellerii. It decreased with increasing growth rate (P status) in the former species and remained fairly constant in the latter. The corresponding cellular P-based value (U_m= V_m/Q_p) decreased with growth rate in both species and was about 10 times higher in P started M. aeruginosa than in S. luetkemuellerii. The average half saturation constant for uptake (K_m) was equal for both species (22 μg P·L^?1) and varied with the P status. S. luetkemuellerii exhibited shifts in the uptake rate of P_i that were characterized by increased affinity (U^m/K^m) at low P_i, concentrations (<4 μg P·L^?1) compared to that at higher concentrations. The species thus was well adapted to uptake at low ambient P_i, but M. aeruginosa was superior in P_i uptake under steady state and transient conditions when the growth rate was lower than 0.75 d^?1. Moreover, M. aeruginosa was favored by pulsed addition of P_i. M. aeruginosa relpased P_i at a higher rate than S. luetkemuellerii. Leakage of P_i from the cells caused C-shaped μ vs. P_i curves. Therefore, no unique K_s for growth could be estimated. The maximum growth rate (μ_m) (23° C) was 0.94 d^?1for S. luetkemuellerii and 0.81 d^?1for M. aeruginosa. The steady state concentration of P_i (P*) was lower in M. aeruginosa than in S. luetkemuellerii at medium growth rates. The concentration of P_i at which the uptake and release of P_i was equal (P_c was, however, lower in S. luetkemuellerii.     

超声波对铜绿微囊藻超微结构和生理特性的影响

为了研究超声波对蓝藻细胞的影响,利用超声波（40W）处理200 mL铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa） 悬浮液20min,之后继续培养并于不同时间取样检测。检测悬浮藻细胞生物量发现其3d降低了97.84%;分别观察1、3、5d时沉降藻细胞超微结构变化,发现13d时细胞内脂质颗粒和藻青素颗粒增多、类囊体片层断裂、藻胆体脱落,5d时拟核区萎缩消失、细胞基础结构解体、胞质出现空洞、胞内结构颗粒降解;检测藻细胞光合放氧速率、叶绿素a （Chl.a）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性、膜透性以及跨膜ATP酶活性,发现光合放氧速率3d下降24.83%,Chl.a含量5d下降23.75%,超声组细胞SOD活性变化幅度比较大,但总体上活性降低,而CAT活性则表现为先增后减,活性始终大于对照组,同时胞内有机物渗出量增大,三种跨膜ATP酶活性（Na+/K+-ATPase、Mg2+-ATPase 和Ca2+-ATPase）均先升后降,并与膜透性变化相关。以上结果表明,超声波使铜绿微囊藻细胞沉降,并对其造成了胁迫,使部分藻细胞光合作用减弱,光合色素遭到损伤,细胞膜透性增大,甚至引起藻细胞程序性死亡。SOD活力的快速降低表明超声波使藻细胞内超氧离子（O2-）过量累积,从而对藻细胞造成氧化损伤,除此之外,超声波使藻细胞基础结构破坏、细胞内结构颗粒降解、细胞膜透性增大,这些都可能是致使部分铜绿微囊藻细胞死亡的重要原因。铜绿微囊藻细胞CAT以及跨膜ATP酶活性增大,表明藻细胞增强抗氧化酶活性以及离子调控和能量活动以抵御超声波的胁迫,而当胁迫随着时间减小后,细胞开始恢复生长和代谢,酶活力开始降低。