生长素吲哚乙酸对铜绿微囊藻生理生化及产毒特性的影响

为了探究生长素吲哚乙酸(IAA)对产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的影响, 从生长、光合色素含量、叶绿素光诱导荧光特征、脂质氧化和微囊藻毒素合成特性等方面, 研究了IAA对M. aeruginosa CHAB6301生理生化及产毒的影响。结果表明, 在低浓度IAA(0.04和0.2 mg/L)条件下, 铜绿微囊藻生长、叶绿素含量、光合系统(PSⅡ)电子传递效率及藻毒素含量均无明显变化, 藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和丙二醛(MDA)含量均低于对照。高浓度IAA(1和5 mg/L)能够促进细胞生长, 提高叶绿素含量, 但是抑制藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白含量, 降低膜脂过氧化程度和细胞内藻毒素合成。综合各指标测定结果, 低浓度IAA对M. aeruginosa CHAB6301生长和光合作用影响不明显, 而高浓度IAA可促进藻细胞生长和光合作用, 增加微囊藻水华形成几率。     

微囊藻毒素对典型微生物生长及生理生化特性的影响

研究了不同浓度微囊藻毒素对典型微生物大肠杆菌和枯草芽孢杆菌生长及生理生化特性的影响。微囊藻毒素对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的生长和细胞活性具有一定的剂量效应,较高浓度微囊藻毒素对其生长和活性有短时间的抑制作用,随着处理时间的延长,细胞的生长和活性逐渐恢复。细胞内可溶性糖和可溶性蛋白的含量,处理组和对照组相比均有先上升后下降的趋势。结果表明,微囊藻毒素的处理对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌具有一定的胁迫作用,细胞通过调节细胞内可溶性蛋白和可溶性糖的含量来抵抗外界胁迫,但随着处理时间的延长,细菌逐渐适应了这种胁迫,恢复正常的生长。     

微囊藻毒素缓解过氧化氢胁迫下铜绿微囊藻损伤的初步研究

过氧化氢可抑制藻类生长, 同时会导致微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的释放, 实验设置4个处理组探讨了外源微囊藻毒素MC-LR对H2O2胁迫下铜绿微囊藻生理生化变化的影响。结果表明: 在H2O2胁迫下, 微囊藻的生长和光合活性受到显著抑制, 藻细胞存活率降低, ROS含量明显增加, SOD活性上升。与单独H2O2胁迫相比, 加入MC-LR能增加微囊藻细胞的存活率。250 mol/L H2O2处理24h和48h后, 在培养基中加入200 ng/mL MC-LR可以缓解H2O2对铜绿微囊藻光合系统PSII活性的抑制作用。当微囊藻暴露于250 mol/L H2O2环境中时, 添加了MC-LR处理组藻细胞中的ROS含量明显减少(P0.05)。在相同浓度H2O2且加入了外源MC-LR后藻细胞SOD活性下降(P0.05)。因此, 微囊藻毒素MC-LR可缓解250 mol/L H2O2引起的氧化损伤并增强微囊藻自身的生存能力。研究结果有利于阐明H2O2胁迫影响产毒蓝藻生长代谢的途径及MCs生物学意义。       

一株高产淀粉绿藻——标志链带藻在废水中的培养及对氮磷的去除

为了研究标志链带藻(Desmodesmus insignis strain JNU24)在不同Na NO3浓度和不同废水浓度培养下的生长与代谢产物积累状况,评估标志链带藻对废水的处理能力,本研究利用柱状光反应器对标志链带藻进行培养,分别对4种Na NO3浓度的BG-11培养基和4种废水浓度培养下藻细胞的生物量、蛋白质含量、碳水化合物含量和淀粉含量进行了测定。结果显示,在BG-11培养基中,氮浓度为9.0 mmol/L时,藻细胞生物质浓度最高,达6.23 g/L;在废水培养下,未稀释的原废水实验组,其藻细胞生物质浓度最高,达10.31 g/L;75%废水培养下,藻细胞的淀粉含量最高(达50.9%),单位体积藻细胞淀粉含量和产率分别为4.86 g/L和405 mg·L~(-1)·d~(-1),且显著高于不同浓度Na NO3的BG-11培养基组。本研究还测定了标志链带藻对废水中氮、磷的去除效率,结果显示不同浓度废水培养下,氮、磷的去除效率最高可达90.8%和98.7%。基于柱状反应器中的最佳培养效果,以9.0 mmol/L Na NO3的BG-11培养基和75%废水于3.0 cm光径平板光生物反应器中进行室内扩大培养,结果显示在75%废水培养下,藻细胞生物质浓度达9.75 g/L,淀粉单位体积含量和产率分别达到4.75 g/L和230 mg·L~(-1)·d~(-1),且为9.0 mmol/L Na NO3的BG-11培养基培养的3倍。通过沉降特性分析发现,藻细胞收获90 min后均完全沉降,具有较强的沉降性能。本研究标志链带藻能够耐受废水中较高的氮、磷浓度,且对废水中氮、磷有显著的去除作用;该藻能利用废水中的营养成分积累较高的生物量和淀粉含量并且藻细胞能快速沉降,具有极高的经济价值和应用价值,是一株淀粉生产能力较高和废水处理能力较强的极具开发潜力的藻株。     

硫素营养水平对产油尖状栅藻光合生理及生化组成的影响

以产油尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus)为实验材料, 在持续300 μmol photons/(m2·s)光照条件下, 选用3种不同初始Na₂SO₄浓度(2.0S、1.0S对照、0.25S)的改良BG-11培养基, 在Φ3.0 cm×60 cm光生物反应器中进行通气培养, 研究分析硫素营养水平与尖状栅藻产油过程光合生理和生化组成的关系。实验结果表明, 初始硫素浓度对尖状栅藻生长有显著的影响(P<0.05), Na₂SO₄初始浓度为2.0S实验组的生物量最高, 为7.47 g/L, 显著高于1.0S组(6.43 g/L)和0.25S组(4.17 g/L)(P<0.05), 说明加富硫素营养可促进藻细胞的生长。尖状栅藻细胞的叶绿素a、b以及总类胡萝卜素含量变化均与培养基中初始硫素营养水平呈正相关。在培养初期低硫营养有利于藻细胞快速积累碳水化合物, 0.25S实验组碳水化合物含量最高, 占干重的44.37%, 比1.0S和2.0S组分别高出14.43%和13.78%, 培养后期总碳水化合物和蛋白含量均发生不同程度的降低, 转向大量累积油脂, 0.25S实验组的总脂含量最高, 达55.15% DW, 显著高于1.0S和2.0S组(P<0.05)。藻细胞的光合放氧速率、PSⅡ最大光能转化效率(F_v/F_m)、实际光能转换效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)均与培养液的初始硫素浓度呈正相关, 在整个培养周期中呈先上升后下降的趋势。77 K低温荧光显示, 尖状栅藻在培养初期2个光系统之间存在光能调配现象。上述结果说明, 尖状栅藻细胞的生长、油脂积累和光合生理状况与硫素营养水平直接相关。     

铁胁迫对微囊藻毒素合成酶McyC和McyI表达的影响

为研究微囊藻毒素合成酶基因的蛋白表达水平与环境因子间的关系,文章以位于微囊藻毒素合成基因簇两个操纵子中的mcyC和mcyI基因为代表,利用制备的高效McyC和McyI多克隆抗体,采用Western Blot技术检测了铁胁迫对微囊藻毒素合成酶McyC和McyI蛋白表达水平的影响。研究结果表明,在铁胁迫下,铜绿微囊藻PCC 7806藻细胞内McyC和McyI的蛋白水平变化趋势一致,且与相同条件下藻细胞内毒素的合成产量变化一致,暗示铁胁迫直接通过影响微囊藻毒素合成酶的表达水平调控毒素的合成。研究为进一步了解微囊藻毒素的合成机制提供了基础材料。     

不同氮素水平对产油尖状栅藻生长及光合生理的影响

在300μmol photons·m^-2·ｓ^-1光照下,以不同初始氮素营养条件的改良BG-11培养基为基础培养基,在Ø6 cm的玻璃柱状光生物反应器通气(加富1.5% CO₂)培养绿藻尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus),分析探讨藻细胞的生长及光合生理与氮素营养的关系。结果表明,不同氮素实验组藻细胞的最大生物量有差异,氮浓度为6mmol/L实验组的生物量最高,为5.19g/L。与初始氮浓度18 mmol/L相比,较低的氮浓度9 mmol/L、和 6 mmol/L 在培养前期对尖状栅藻的生长具有明显的促进作用。藻细胞叶绿素a、b及总类胡萝卜素含量与培养液的氮素营养水平呈正相关。低氮条件有利于总脂积累,总脂含量和单位体积总脂产率显著高于全氮组(P<0.05),3.6 mmol/L实验组的总脂含量最高,为干重的54%,比全氮组高17%(P<0.05)。培养后期随着藻细胞总脂的积累,总碳水化合物和总蛋白含量明显下降(P<0.05)。PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)均随氮素限制而显著下降(P<0.05),光合速率在不同生长阶段呈先上升后下降的趋势,呼吸速率在培养周期内缓慢上升,说明藻的生长、油脂的积累与细胞光合生理状况以及氮素营养水平直接相关。     

超声波对铜绿微囊藻与蛋白核小球藻生理特征及竞争生长的影响

铜绿微囊藻是常见的水华蓝藻,常常在湖泊中与蛋白核小球藻共存或竞争生长。超声波可用于藻华即时治理,能够降低藻类生理活性,影响藻类生长,还可能改变藻类种间竞争关系。为了探究超声胁迫(35 kHz,0.035 W·cm^-3)对铜绿微囊藻与蛋白核小球藻的生理特征及种间竞争的影响,本研究设置纯藻组和1:1混合组(细胞浓度比)进行试验。结果表明: 铜绿微囊藻对超声胁迫更加敏感。超声处理600 s后,铜绿微囊藻的光合活性(F_v/F_m)和酯酶活性存在显著变化,纯藻组和混合组的F_v/F_m分别降低了51.8%和64.7%。而各组中蛋白核小球藻的光合活性变化较小。同时,铜绿微囊藻释放的荧光溶解性有机物(类色氨酸、类酪氨酸、类富里酸物质)含量多于蛋白核小球藻。两种藻的细胞浓度对超声波的响应也不同,蛋白核小球藻变化较小,而铜绿微囊藻的细胞浓度出现不同程度的下降。尤其是600 s超声处理大幅降低了混合组中铜绿微囊藻的细胞浓度(-42.6%),在超声胁迫解除后的8 d内蛋白核小球藻占优势,种间关系由铜绿微囊藻单边抑制蛋白核小球藻转变为两者互相抑制。在超声处理后,铜绿微囊藻的活性能够逐渐恢复,为了提高控藻效果的持久性,建议在一周后再次进行超声处理。     

雨生红球藻在不同培养基的生长比较

研究了雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)3个不同品系CH-1、UTEX-16和CS-321分别在3种不同培养基BBM、BG-11、JM中的生长情况。结果表明:在3种培养基中,CH-1的最高细胞密度、生物量和虾青素含量都要高于另外2株雨生红球藻,其中以BBM培养的CH-1生长情况最好,其最终营养细胞密度可达到59.8×104cell?mL-1,干重为0.527g?L-1,细胞密度最高时虾青素含量为3.55mg?L-1。     

从种群竞争的角度初步研究微囊藻的产毒机理

采用将微囊藻和栅藻混合培养的方法,从种群竞争的角度初步探讨了微囊藻毒素的产毒机理,结果显示：当起始接种浓度相同时,混合培养组比纯微囊藻培养组产生更多的毒素,由于其它培养条件完全一致,所以推论是由于栅藻的存在,增加了微囊藻的生存压力。当起始接种浓度微囊藻：栅藻为10：1时,此混合培养组比纯微囊藻产生的毒素少,并且毒素降解也更快,推论原因是微囊藻在种群数量上远远超过栅藻,竞争压力较小,同时由于栅藻的存在,增加了培养液中色素的含量,加快了光降解的速度。     

PAM fluorometry as a tool to assess microalgal nutrient stress and monitor cellular neutral lipids

This study investigated the use of Pulse Amplitude Modulated (PAM) fluorometry to measure nutrient induced physiological stress and subsequent synthesis of cellular neutral lipids. A freshwater Chlorella sp. was subjected to complete nutrient stress (distilled H2O) and selective nutrient stress in modified BG-11 media (BG-11-N, BG-11-P and BG-11-Fe). Physiological stress was recorded using parameters, rETR, Fv/Fm, Ek, α and NPQ. Induced stress became evident when these parameters were significantly altered, suggesting the onset of neutral lipid synthesis. Complete nutrient stress induced the highest yield of cellular neutral lipids (～49%) compared to absence of selected nutrients (～30%). Physiological stress was recorded by a significant decrease in rETR (75%), Fv/Fm (36%), and Ek (60%) and an increase in NPQ (83%). Optimization of neutral lipids occurred by initially maximizing the biomass and subsequently subjecting the harvested biomass to complete nutrient stress.     

氮浓度对铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻三者相互作用的影响

为了解氮浓度对生物操纵和草-藻竞争的影响, 选取铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和沉水植物的代表, 在温度25℃, 光强2600 lx, 光暗比14h﹕10h, 磷浓度1.5 mg/L时, 研究5种氮浓度(0.5、2、4、8和16 mg/L, 用KNO₃溶液配制)下, 溞-藻, 草-藻和溞-草-藻共培养时各自的增长率和培养液中氮磷削减率的变化。结果表明: 在单独培养铜绿微囊藻时, 氮浓度控制在1.97 mg/L以下, 可有效降低培养液中藻的增长率。在溞-藻共培养时, 大型溞有效控藻的氮浓度范围为0.5—4 mg/L; 在草-藻共培养时, 有效控藻的氮浓度范围为0.5—2 mg/L, 对应氮浓度下(0.5和2 mg/L), 实验末期铜绿微囊藻细胞密度分别是溞-藻共培养的23.89%和21.51%, 控藻效果更好; 在溞-草-藻三者共培养时, 有效控藻的氮浓度范围为0.5—16 mg/L, 且氮浓度为0.5—4 mg/L时, 大型溞和金鱼藻的增长率均显著大于铜绿微囊藻, 铜绿微囊藻的增长率均为负值, 控藻效果最好。大型沉水植物的加入, 可以有效提高生物操纵的控藻效果, 减少水中氮磷含量, 长期有效地改善水质。     

应用氯化锶和放线菌酮对小鼠卵母细胞进行孤雌活化的研究

本试验研究了SrCl_2浓度和作用时间,以及卵龄和蛋白合成抑制剂放线菌酮等对昆明种小鼠卵母细胞活化的影响。研究表明,以含1.6mmol/L SrCl_2的无钙M16液对小鼠卵母细胞活化效果最好(87.0％),显著(P<0.05)优于SrCl_2浓度为1.0、5.0、10.0mmol/L的同种液体。SrCl_2作用时间10分钟显著(P<0.05)好于5、20、30或60分钟。注射hCG后18和20小时卵母细胞的活化率(分别为87.0％和84.6％)显著(P<0.01)高于14或16小时的活化率(分别为4.8％和16.5％)。CHX与SrCl_2联合使用产生显著的协同促进卵母细胞活化作用。     

温度条件对麦田土壤溶液养分浓度的影响

本文用实测资料分析了温度对麦田土壤溶液养分浓度的影响。研究表明,在农田土壤水分不亏缺的条件下,温度与麦田土壤溶液浓度呈正相关关系。随着太阳辐射增强,温度升高,土壤溶液中NO_3-N浓度增大,到14:00—15:00时,出现极大值。土壤溶液中钾浓度的高峰期基本是在中午温度高的时刻,低峰期在夜晚和午前10:00—11:00左右。10:00—11:00时的低值,可能与根系的同化吸收有关。土壤溶液养分浓度日较差大,光合面积增长快,营养生长旺盛。     

Simultaneous increases in the levels of compatible solutes by cost-effective cultivation of Synechocystis sp. PCC 6803

Synechocystis sp. PCC 6803, a cyanobacterium widely used for basic research, is often cultivated in a synthetic medium, BG-11, in the presence of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazine ethanesulfonic acid (HEPES) or 2-[[1,3-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)propan-2-yl]amino]ethanesulfonic acid buffer. Owing to the high cost of HEPES buffer (96.9% of the total cost of BG-11 medium), the biotechnological application of BG-11 is limited. In this study, we cultured Synechocystis sp. PCC 6803 cells in BG-11 medium without HEPES buffer and examined the effects on the primary metabolism. Synechocystis sp. PCC 6803 cells could grow in BG-11 medium without HEPES buffer after adjusting for nitrogen sources and light intensity; the production rate reached 0.54 g cell dry weight·L⁻¹·day⁻¹, exceeding that of commercial cyanobacteria and Synechocystis sp. PCC 6803 cells cultivated under other conditions. The exclusion of HEPES buffer markedly altered the metabolites in the central carbon metabolism; particularly, the levels of compatible solutes, such as sucrose, glucosylglycerol, and glutamate were increased. Although the accumulation of sucrose and glucosylglycerol under high salt conditions is antagonistic to each other, these metabolites accumulated simultaneously in cells grown in the cost-effective medium. Because these metabolites are used in industrial feedstocks, our results reveal the importance of medium composition for the production of metabolites using cyanobacteria.     

氨氮对软体动物生长的影响:以铜锈环棱螺为例

为探究氨氮对底栖动物的毒性效应,在位于湖北保安湖的近自然生态系统(单个水域面积约600 m²,水深约1.5 m)中开展了为期1年的模拟实验,分析了6个不同氨氮浓度[N25>N20>N15>N10>N5>N0(对照);0.2—33.7 mg/L]条件下,大型底栖动物(软体动物)群落特征的差异。结果表明:(1)实验系统中采集的软体动物主要为铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa);(2)从B. aeruginosa密度来看, N0、N5、N10和N15处理相差不大[28(0—85) ind./m²],均显著高于N20和N25处理[5(0—29) ind./m²](P<0.05);(3)从B. aeruginosa生物量来看,N0、N5、N10、N15和N20处理相差不大[40.0(0—85.5) g/m²],均显著高于N25处理[0.8(0—4.0) g/m²](P<0.05);(4)从B. aeruginosa壳长、壳宽和带壳...     

温度和铜绿微囊藻毒性对萼花臂尾轮虫生活史参数的影响

文章开展了25℃下两个品系铜绿微囊藻(有毒与无毒)不同浓度对萼花臂尾轮虫生活史的影响研究, 及在5个温度下不同浓度有毒铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫生活史影响的研究。结果表明铜绿微囊藻毒性、浓度及二者交互作用对轮虫生活史参数净生殖率(R₀; F=31.83, P<0.01; F=30.36, P<0.01; F=13.51, P<0.01)、内禀增长率(r_m; F=34.67, P<0.01; F=18.73, P<0.01; F=12.99, P<0.01)均有显著影响; 温度、铜绿微囊藻浓度及二者交互作用对轮虫生活史参数净生殖率、内禀增长率也均有显著影响。无毒铜绿微藻在低浓度(1×104 cells/mL)下对轮虫种群有促进作用, 可作为轮虫食物来源, 但缺乏脂肪酸等营养物质, 食物质量比蛋白核小球藻低; 在高浓度(1×105和5×105 cells/mL)下轮虫摄食无毒铜绿微囊藻机率变大, 整体食物品质下降, 对轮虫有抑制作用。有毒铜绿微囊藻对轮虫种群的抑制作用更加明显, 微囊藻浓度升高, 净生殖率和内禀增长率显著下降。研究结果还表明30℃和35℃高温下轮虫生长繁殖变快, 世代时间缩短。在高温(30℃和35℃)环境下, 铜绿微囊藻浓度升高对轮虫抑制作用更加明显。     

NaNO3胁迫对两种微囊藻VOCs释放的影响

为了揭示硝酸盐过量积累对藻类产生胁迫后对藻类挥发性有机化合物(VOCs)释放以及水体气味的影响, 研究以形成蓝藻水华的主要种类铜绿微囊藻和水华微囊藻为材料, 在NaNO3胁迫下, 对其细胞生长和释放的VOCs进行测定分析。结果表明, NaNO3胁迫24h后, 铜绿微囊藻和水华微囊藻细胞生长均受到明显影响, 与对照相比细胞密度分别降低了29.6%和43.0%。在正常条件下, 铜绿微囊藻和水华微囊藻分别释放出26和27种化合物, 其主要类型是硫化物、烃类、萜烯类、苯类、醛类和酯类化合物。在NaNO3胁迫下, VOCs含量均明显增加, 其中铜绿微囊藻释放的此6类VOCs含量分别增加了60.5%、14.3%、136.6%、92.1%、730.0%和120.7%, 水华微囊分别增加了172.7%、162.5%、154.0%、55.9%、51.2%和109.4%。此外, 铜绿微囊藻VOCs中出现4种新成分, 水华微囊藻VOCs中出现1种新成分。由此可见, 硝酸盐过量积累对藻细胞产生胁迫后会诱导其释放出大量VOCs, 从而增加水体气味、破坏水质。       

Effect of mixed carbon substrate on exopolysaccharide production of cyanobacterium Nostoc flagelliforme in mixotrophic cultures

The effects of organic carbon sources on cell growth and exopolysaccharide (EPS) production of dissociated Nostoc flagelliforme cells under mixotrophic batch culture were investigated. After 7?days of cultivation, glycerol, acetate, sucrose, and glucose increased the final cell density and final EPS concentrations, and mixotrophic growth achieved higher biomass concentrations. The increase in cell growth was particularly high when glucose was added as the sole carbon source. On the other hand, EPS production per dry cell weight was significantly enhanced by adding acetate. For more effective EPS production, the effects of the mixture of glucose and acetate were investigated. Increasing the ratio of glucose to acetate resulted in higher growth rate with BG-11 medium and higher EPS productivity with BG-11₀ medium (without NaNO₃). When the medium was supplemented with a mixture of glucose (4.0?g?L^?1) and acetate (2.0?g?L^?1), 1.79?g?L^?1 biomass with BG-11 medium and 879.6?mg?L^?1 of EPS production with BG-11₀ medium were achieved. Adopting this optimal ratio of glucose to acetate established in flask culture, the culture was also conducted in a 20-L photobioreactor with BG-11 medium for 7?days. A maximum biomass of 2.32?g?L^?1 was achieved, and the EPS production was 634.6?mg?L^?1.     

低平均光强下波动光对铜绿微囊藻生长的影响

为了研究波动光对藻类的影响,以典型水华藻种铜绿微囊藻Microcystis aeruginos为研究对象,运用了基于单片机系统的光强控制实验装置,开展了不同光照条件下铜绿微囊藻的生长研究。共设置了四种光照条件,分别为不同周期波动光强FL(Fluctuating Light)组(10min FL、1h FL和6h FL)和平均光强AL(Average Light)组。实验结果表明,在低平均光强下, 6h FL、1h FL和10min FL组铜绿微囊藻藻密度相对于AL组分别增加了28.3%(P<0.05)、18.2%(P<0.05)和7.7(P>0.05)。三组波动光强下铜绿微囊藻的比增长速率、Fv/Fm和r ETR均显著大于平均光强组(P<0.05),且随着波动光周期的增大,各指标也会显著增加(P<0.05),而热耗散NPQ平均值、单个细胞类胡萝卜素含量等指标与上述指标呈相反的规律并且差异显著(P<0.05)。结果也表明在低平均光强下,相比于恒定光照,铜绿微囊藻在波动光下能更好地调节自身光合作用机制去利用光能,且波动周期越大,铜绿微囊藻对光能利用效率越...