全氟辛酸和全氟壬酸对两种海洋微藻的联合毒性效应

全氟化合物(perfluorinated compounds, PFCs)是目前最难降解的有机污染物之一, 广泛存在于自然水体中, 威胁着水生生态系统的平衡。以全氟辛酸(perfluorooctanoic acid, PFOA)和全氟壬酸(perfluorononanoic acid, PFNA)作用于杜氏盐藻(Dunaliella salina)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum), 研究该两种物质对微藻生长的影响; 并且以单一毒性为背景, 按毒性单位比 1:1 水平分别对两种藻进行联合毒性实验。 结果表明: (1)PFOA 对杜氏盐藻和三角褐指藻的 96 h EC50 分别为 668.671 mg·L–1 和 351.775 mg·L–1; PFNA 对杜氏盐藻和三角褐指藻的 96 h EC50 分别为 156.585mg·L–1 和 65.127 mg·L–1。 (2)PFOA 和 PFNA 对杜氏盐藻的联合毒性表现为相加效应, 对三角褐指藻为协同效应。实验范围内, PFOA 和 PFNA 对两种藻均表现出显著的抑制作用, PFNA 比 PFOA 对两种藻的毒性更大; 对于 PFOA 和 PFNA的单一及联合胁迫, 三角褐指藻比杜氏盐藻更敏感。     

C、N、P对杜氏盐藻突变藻株Zea1生长和积累玉米黄素的影响

通过UV辐照和NTG诱变处理杜氏盐藻野生型藻株得到一株杜氏盐藻高产玉米黄素突变株Zea1,以此突变藻株为实验材料,系统研究了光照强度、盐浓度、碳源、氮源、磷源等对Zea1生长和玉米黄素积累合成的影响。葡萄糖在10mmol/L时既适合Zea1生长,又有利于其玉米黄素的积累。KNO3浓度为1mmol/L时最适合突变株藻细胞生长,而(NH4)2SO4浓度为1mmol/L最有利于藻细胞内玉米黄素的积累。综合来看,1mmol/L(NH4)2SO4为最优氮源。KH2PO4浓度为0.1mmol/L时Zea1藻细胞积累玉米黄素含量最高,同时在此浓度下也最适宜藻细胞的生长。讨论了此结果的机理和意义,为利用杜氏盐藻大规模生产玉米黄素提供了理论依据。     

杜氏盐藻和亚心形扁藻在不同接种密度和氮浓度下的细胞群体生长

在氮浓度为1.4、14、和140 mg·L^-1下,对杜氏盐藻(Dunaliella salina)和亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)进行细胞接种比例为10:0、7:3、5:5、3:7和0:10的培养试验,研究不同海洋经济微藻种间混合培养的细胞群体生长效应。结果表明,杜氏盐藻与亚心形扁藻细胞群体的生长随着氮浓度的增加而提高;两种藻在氮浓度分别为14和140mg·L^-1时混合培养的细胞群体生长明显优于单独培养。中、高氮下杜氏盐藻与亚心形扁藻以7:3的接种比例混合时,微藻的细胞群体生物量和胞内物质含量相比单独培养和其他比例均有显著提高,如叶绿素a含量比单独培养分别提高1.17倍和7.77倍;蛋白质含量比单独培养分别提高19.1%和195.3%等。而低氮浓度下,藻的生长受到氮浓度的限制。     

氮源对杜氏盐藻生长及光合系统Ⅱ的影响

以NaNO3、CO(NH_2)_2、NaNO2、NH4Cl作为氮源,并设无氮处理,研究杜氏盐藻(Dunaliella salina)生长及其PSⅡ对不同氮源的响应特征,以明确杜氏盐藻对不同氮源的利用情况,为盐藻培养基的优化和营养盐的筛选提供理论依据。结果表明:(1)杜氏盐藻在CO(NH_2)_2环境中具更高的比增长速率[μmax,(0.482±0.032)/d]。(2)NaNO2、NaNO3、CO(NH_2)_2作氮源时,杜氏盐藻快速光响应曲线的初始斜率(α)、最大光量子产率(Fv/Fm)及反应活性中心所捕获的光能(ABS/RC)、反应活性中心捕获的激发能用于还原QA的能量(TR0/RC)、最大光化学效率(φP0)、t=0时捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过QA的其他电子受体的概率(ψ0)和t=0时用于电子传递的量子产额(φE0)在处理间均差异不显著(P0.05),但三者与无氮和NH4Cl处理组相比均具有显著差异。(3)与NaNO2、NaNO3、CO(NH_2)_2处理组相比,无氮环境使得盐藻相对可变荧光(Vj)显著升高,盐藻光合电子从QA-到QB的传递受阻,导致QA-大量积累;而NH4Cl做氮源时,杜氏盐藻叶绿素荧光动力学曲线的K相出现,使得其PSⅡ放氧复合体(OEC)受损。研究认为,杜氏盐藻在NaNO3、CO(NH_2)_2、NaNO2作为唯一氮源时均可良好生长,并在CO(NH_2)_2环境中生长得更快;缺氮胁迫使得盐藻生长受到显著抑制,PSⅡ反应活性中心的数量降低,电子传递受阻;而NH4Cl对杜氏盐藻的毒性效应使得其PSⅡ放氧复合体(OEC)受损,藻体在短期内开始死亡。     

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)对海洋微藻的生态毒理研究

通过96h的急性毒性实验,研究了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)对杜氏盐藻(Dunaliella salina)、绿色巴夫藻(Pavlova viridis)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)三种海洋微藻的致毒效应,探讨了三种海洋微藻对DMP的耐受性及两者之间的相互作用。结果显示DMP对三种微藻的生长均有抑制作用,在DMP的处理浓度分别为0.1、10、40、80和200mg·L^-1时,与对照组相比,DMP生长抑制百分率分别为22.9～93.1%、42.1～82.2%和61.9～92.2%。DMP对对杜氏盐藻、绿色巴夫藻和三角褐指藻的EC₅₀值分别为103.3、43.9和0.12mg·L^-1。     

耐盐碱菌株的分离筛选及生物学特性和盐碱去除效率的研究

将采集于黑龙江省大庆市盐碱地的土壤样品经适当稀释后,涂布于高盐碱的培养基中,分离纯化获得41株菌。经过不断分别或同时提高培养基的盐、碱浓度进行耐盐碱菌株的筛选,获得1株耐盐碱菌株7,其在pH值13且盐(NaCl)浓度达到200g.L-1的培养基中仍可生长,该菌株既属于极端嗜盐微生物又属于极端嗜碱微生物。分别于不同碳源、氮源、碳氮比、初始pH值和培养温度条件下,对菌株7的生物学特性和盐、碱去除能力进行研究。结果表明,该菌株生长和去除盐碱的最佳碳源为牛肉膏;最佳氮源为蛋白胨;碳氮比为4:1时,最有利于菌株的生长和对盐、碱的去除;菌株生长的最适初始pH值为9.5,最适温度为20℃,而盐、碱去除的最佳温度则为30～35℃。     

静态荧光光谱法研究杜氏盐藻的生长规律

测量了杜氏盐藻不同生长期的静态荧光光谱,得出了杜氏盐藻生长规律曲线。通过与传统的分光光度计法和血球计数板法研究盐藻生长规律的比较发现,该方法反映的是活盐藻细胞浓度的变化情况,更能反映盐藻实际生长规律;不仅操作简便,灵敏度高,而且可以实现远距离非接触测量。     

邻苯二甲酸酯联合暴露对杜氏盐藻生长的影响

联合毒性效应是指两种或两种以上的化学物质同时或短时期内先后作用于机体所产生的综合毒性作用.论文探讨了典型环境激素邻苯二甲酸二甲酯(DMP)与邻苯二甲酸二乙酯(DEP)对杜氏盐藻(Dunaliella salina )的联合毒性效应.实验以96h的单一毒性效应EC₅₀为一个毒性单位(TU),将上述两种环境激素按照毒性单位比1:1、1:4和4:1的三种比例水平两两组合进行联合毒性试验,研究不同处理下,两种典型环境激素对杜氏盐藻生长的影响.结果表明:两种环境激素对杜氏盐藻生长均有抑制作用,且联合暴露较单一暴露对杜氏盐藻的细胞生长和光合作用抑制更强;DMP和DEP单一暴露对杜氏盐藻的96h EC₅₀分别为317.49mg·L^-1、和69.54mg·L^-1.两者在1:1、1:4和4:1三个比例水平上的联合毒性效应均表现为相加或协同效应,其中比例为1:1的协同效应最强.     

培养条件对螺旋藻生长和藻胆蛋白含量的影响

研究了不同质量浓度尿素代替硝酸钠作氮源和不同氯化钠质量浓度改变渗透压对螺旋藻的生长和藻胆蛋白含量的影响。结果发现适宜质量浓度尿素 ( 0 .1g·L-1)培养可加快螺旋藻生长 ,增加藻胆蛋白含量 ;质量浓度高于 0 .2g·L-1其生长受到抑制 ;而质量浓度过高 (≥ 0 .4g/L)时培养几天螺旋藻即断裂并逐渐死亡。培养基中不加氯化钠或质量浓度为 2 0g·L-1时培养 ,生长速度均与对照相当 ,但藻胆蛋白含量比对照要高 ;质量浓度为 40g·L-1～ 6 0g·L-1时培养 ,其生长明显变慢 ,且氯化钠浓度越高生长越慢 ;当质量浓度过高 (≥ 6 0g·L-1)时培养 3d ,螺旋藻细胞即破裂死亡。     

氮、磷营养对雨生血球藻绿色细胞生长的影响

采用BBM培养基,以雨生血球藻(Haematococcus pluvialis CG-11)为研究材料,通过测定细胞生长速率、叶绿素和类胡萝卜素含量、生物量和虾青素含量,探讨氮、磷营养对雨生血球藻营养细胞生长的影响.结果显示:H.pluvialis CG-11生长的适宜氮源形式是NaNO₃和NH₄NO₃;适宜H.pluvialis CG-11生长的氮浓度为41.2mg·L^-1,磷浓度为5.3～53.3mg·L^-1.     

高浓度钾抑制杜氏盐藻生长的生理机制

在含１ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ的杜氏盐藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａｓａｌｉｎａ（Ｄｕｎａｌ）Ｔｅｏｄ．）培养液中加入５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上的ＫＣｌ可观察到Ｋ＋对杜氏盐藻生长有明显的抑制作用,而当ＫＣｌ达１００ｍｍｏｌ／Ｌ时,杜氏盐藻的生长被完全抑制。另一方面,当培养液中缺乏Ｋ＋时,杜氏盐藻的生长也被显著抑制。在正常培养条件下,伴随着杜氏盐藻的生长,培养液的ｐＨ由８左右升高至１０左右,而高浓度Ｋ＋则显著抑制杜氏盐藻培养液ｐＨ的升高;而在培养液ｐＨ为７．０至１０．０的范围内,不同ｐＨ对杜氏盐藻的生长无明显影响。将杜氏盐藻在高浓度Ｋ＋条件下预处理１２ｈ以上,杜氏盐藻的光合放氧速率显著下降,光合速率下降的程度与Ｋ＋浓度的高低和预处理的时间长短呈正相关。高浓度Ｋ＋处理也引起杜氏盐藻叶绿素含量的显著下降。对经高浓度Ｋ＋预处理的杜氏盐藻的光合放氧速率与培养液中ｐＨ变化同时进行测定的结果表明,Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合速率的同时也显著抑制了光照条件引起的培养液ｐＨ的上升。实验结果表明,Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合作用以及抑制杜氏盐藻生长与Ｋ＋影响跨盐藻质膜的质子运输之间可能存在一定关系。     

丁草胺对杜氏盐藻生理生化的影响

采用室内模拟培养试验方法,研究了酰胺类除草剂丁草胺对杜氏盐藻(Dunaliella salina)生长和生理生化的影响。结果表明,低浓度的丁草胺对杜氏盐藻生长速率有促进作用,而高浓度的丁草胺对杜氏盐藻生长速率有显著的抑制作用,且随着浓度的加大,杜氏盐藻生长速率逐渐降低。丁草胺对杜氏盐藻藻细胞的光合色素含量、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等也有影响。     

甘油对杜氏盐藻电击转化的影响

通过在HEPES电击缓冲液中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对电转前细胞存活率的影响;通过在盐藻培养基中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对盐藻细胞生长的影响;使用含有不同浓度甘油的HEPES缓冲液介导质粒载体转入盐藻细胞,比较了甘油对于转化率的影响。实验结果表明,在电击缓冲液中添加0.5mol/L甘油能有效提高细胞存活率,促进转化细胞恢复生长,从而获得最佳转化效果。因此,0.5mol/L甘油可作为杜氏盐藻电击转化过程中一种良好的稳渗剂。     

杜氏盐藻促生菌株的分离与鉴定

拟通过探究藻际微生物对微藻生长及代谢产物积累的影响,筛选出促进微藻生长的促生菌株。以杜氏盐藻(Dunaliella salina)Ds-SXYC-2为试材,分离鉴定盐藻藻际环境中的共生菌株,进一步构建藻菌(1∶1)共培养体系、测试盐藻生长及代谢产物积累等表型。结果显示,从杜氏盐藻藻际环境分离获得5株共生菌株,经16S rDNA分子鉴定,属于3个菌属。菌株B1与B2为涅斯捷连科氏菌(Nesterenkonia),菌株B3与B4为盐单胞菌(Halomonas),菌株B5为海杆菌(Marinobacter)。5株共生菌株对杜氏盐藻的生长均有促进作用,菌株B3能显著促进杜氏盐藻生长及代谢产物的积累。共培养15 d后,杜氏盐藻生物量达到2.3 g/L,比对照组增加了28.9%,叶绿素a的含量达到4.61 mg/L,比对照组增加了36.3%,β-胡萝卜素比对照组提高了56.4%。盐藻多糖、蛋白质、总脂含量分别比对照组增加了34.8%、71.2%和37.6%。菌株B3盐单胞菌可以作为促进杜氏盐藻生长及代谢产物累积的优势菌株,进一步构建共培养体系可应用于杜氏盐藻的商业生产。     

南亚热带磷限制水库中浮游植物群落对氮磷比变化的响应

为了解P限制水体中浮游植物群落对N、P营养盐的响应,通过添加N、P营养盐设置N/P梯度,对广东省流溪河水库中的浮游植物群落进行了研究。结果表明,添加N、P显著促进浮游植物的生长,浮游植物群落受P盐的影响比N盐显著;藻类的种属特异性导致浮游植物群落对氮磷营养盐的响应不一致,浮游植物总丰度与N/P比值不相关,其中隐球藻(Aphanocapsa sp.)、拟柱胞藻(Cylindrospermopsis raciborskii)和假鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)等蓝藻适合在高N高P条件下生长,双对栅藻(Scenedesmus bijuga)等绿藻优势种偏好中N高P环境,而曲壳藻(Achnanthes sp.)、小环藻(Cyclotella sp.)等硅藻在低N低P的环境下占据优势;P浓度为0.8～2.0μmol/L时存在诱导浮游植物碱性磷酸酶活性的阈值,当P浓度大于2.0μmol/L时则抑制酶活性; P浓度为2.0μmol/L可能是浮游植物维持生长的最适浓度,浮游植物N/P维持动态平衡;藻细胞N/P、C/P与水体P浓度、N/P呈显著正相关,而藻细胞C/N受N影响更明显(P0.05)。这为热带亚热带水库的水质管理提供了理论参考。     

有机磷农药草甘膦异丙胺盐对赤潮异弯藻的毒物干扰效应

以我国典型赤潮藻赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)为研究对象,设置了6个浓度梯度(0 mg·L^-1、0.001mg·L^-1、0.01 mg·L^-1、0.1 mg·L^-1、1 mg·L^-1和10 mg·L^-1)的草甘膦异丙胺盐处理,研究了草甘膦异丙胺盐暴露对赤潮异弯藻的生长、叶绿素a含量和可溶性蛋白含量等指标的影响.结果表明,草甘膦异丙胺盐对赤潮异弯藻具有明显的毒性效应,10 mg·L^-1浓度处理下,赤潮异弯藻细胞大量死亡,藻细胞密度以及叶绿素a、可溶性蛋白的含量显著降低(p<0.05);当草甘膦异丙胺盐浓度在0.001～1 mg·L^-1范围内,在培养的第3 d草甘膦异丙胺盐能够显著促进赤潮异弯藻的细胞密度增加,叶绿素a含量也明显高于对照组(p<0.05),表现出毒物刺激效应;在暴露实验的中后期(第7 d、第9 d和第11 d),赤潮异弯藻的各生长指标均与对照无显著差异,可能是随着培养时间的延长,农药的降解、生物体对农药的适应、进入细胞的农药减少等原因,藻细胞生理状态逐渐恢复到正常水平.     

五种典型藻类对C，N，P吸收动力学分析及种间竞争模拟

目的:获得五种典型藻类(甲藻属微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),赤潮硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)以及绿藻属杜氏藻(Dunaliella salina)和青岛大扁藻(Platymonas helgolandica tsingtaoensis))对C,N,P营养的吸收动力学参数,并利用经典藻类种间竞争模型,构建一个藻类混合共存的生态平衡体系,揭示藻类种间竞争规律,为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。方法:监测批次培养过程中藻体的生长规律以及培养基中C,N,P营养的消耗,计算出藻类营养吸收动力学参数,将参数代入Huisman-Weissing竞争模型,模拟藻类种间竞争。结果:(1)在单独培养条件下,杜氏藻具有最高的比生长率(0.834 d~(-1))和最大细胞浓度(3.4×10~6 cells/mL),锥状斯氏藻和微小亚历山大藻的比生长率μ和最大细胞浓度与其它三种藻相比均明显偏低,p0.01;(2)随着环境总碳浓度从5 mM提高到20 mM,五种藻的比生长率和最大细胞浓度均显著上升,其中杜氏藻和青岛大扁藻对C浓度改变的响应更加敏感;(3)杜氏藻和中肋骨条藻理论最大比生长率(μmax)明显高于其它三种藻类,锥状斯氏藻和微小亚历山大藻对C,N,P营养盐的需求量相比于其它三种藻明显偏高,p0.01;(4)藻类共生平衡系统中,N营养添加有利于杜氏藻和中肋骨条藻发挥更好的种间竞争优势,P营养添加有利于微小亚历山大藻和锥状斯氏藻发挥种间竞争优势;结论:不同环境条件下,五种藻类最大比生长速率μmax和营养吸收半饱和常数Ks直接影响它们的种间竞争能力,基于藻类动力学参数的种间竞争模型为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。     

光照-温度交互作用及不同氮源对拟柱孢藻生长的影响

为探讨不同环境因子对拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)生长的影响,对从广东省镇海水库分离的2株拟柱孢藻在不同的温度和光照组合,及不同氮源条件下的生长进行了研究。结果表明,在3种光强下,拟柱孢藻N1和N8藻株的生长随温度的上升而增加,均在28℃高光强下达到最大比生长速率,而N8藻株对低温的适应能力要高于N1藻株。拟柱孢藻N1和N8在各硝态氮浓度下均能正常生长,但仅能在中低浓度的铵态氮和尿素氮中生长,高浓度(128~247 mg L–1)的铵态氮和尿素氮会显著抑制藻细胞生长;在3种氮源下,N1藻株的比生长速率均显著大于N8藻株,这说明N1藻株对不同氮源的利用能力要高于N8藻株。因此,广东省的拟柱孢藻具株系多样性,喜好高温,适应较宽的光照范围,并可利用多种氮源用于生长,这可能是该地区拟柱孢藻水华频发的原因。     

重金属Cd2+和Cu2+对一种曲壳藻生长情况及其抗氧化酶活性的影响

以淡水底栖硅藻曲壳藻(Achnanthes kryophila Petersen)为毒理试验材料, 研究了重金属镉、铜对曲壳藻生长及抗氧化酶活性的影响。结果表明: 镉和铜胁迫96 h EC50 分别为: 0.984 mgL–1 和1.589 mgL–1。藻生长量总体随重金属浓度的增加而降低, 然而镉(0-0.1 mgL–1)、铜(0-0.02 mgL–1)暴露组表现出明显的毒性兴奋效应。曲壳藻可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性随镉和铜胁迫浓度增加先升高后下降, 丙二醛(MDA)含量随着胁迫浓度增高逐渐增大, 镉和铜变化趋势大体相同, 但是变化幅度不同。高浓度重金属胁迫诱导氧自由基的大量产生,破坏了曲壳藻抗氧化酶系统的动态平衡, 加剧了膜脂过氧化作用, 影响藻细胞的生长并最终导致细胞死亡。     

不同氮源及氮浓度对真眼点藻纲微藻生长及油脂积累的影响

以真眼点藻纲8株微藻(类波氏真眼点藻(Eustigmatos cf. polyphem)、大真眼点藻(Eustigmatos magnus)、波氏真眼点藻(Eustigmatos polyphem)、魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri)、斧形魏氏藻(Vischeria helvetica)、点状魏氏藻(Vischeria punctata)、星形魏氏藻(Vischeria stellata)和眼点拟微绿球藻(Nan-nochloropsis oculata))为研究材料, 用3种氮源(硝酸钠、碳酸氢铵或尿素)和4种氮浓度(18、9、6和3 mmol) 在改良的BG-11培养基中对藻细胞进行培养。比较分析这8株微藻在不同培养条件下的藻液pH、生物量、油脂含量、脂肪酸组成的差异, 从而筛选出适合该类微藻生长和油脂积累的最适氮源与最佳氮浓度。结果表明, 这8株微藻均能在3种氮源中生长, 但是随着培养时间延长, 以碳酸氢铵和尿素为氮源时藻液pH逐渐降低, 其变化范围为5.0—6.0, 而以硝酸钠为氮源时藻液pH保持在7.0—8.0, 变化不大。当以尿素为氮源培养时, 能获得较高的生物量, 但是不同藻株在不同尿素浓度时达到最高生物量。最高生物量是波氏真眼点藻(E. polyphem)在9 mmol时达到, 为10.96 g/L。总脂含量分析发现, 在低氮浓度下均能促进8株微藻油脂的积累, 真眼点藻属中的魏氏真眼点藻(E. vischeri)在8株藻中获得最高油脂含量, 达到59.24%。进一步对脂肪酸分析发现, 8株微藻总脂肪酸含量为细胞干重的50%—58%, 主要脂肪酸组成为豆蔻酸(C14鲶0)、棕榈酸(C16鲶0)、棕榈油酸(C16鲶1)、油酸(C18鲶1)和二十碳五烯酸(C20鲶5), 其中拟微绿球藻(N. oculata)细胞中棕榈酸的含量最高占总脂肪酸50%左右; 其他7株微藻细胞中棕榈油酸的含量较高, 其占总脂肪酸含量范围在40%—60%。8株微藻均表现出较高的生物量与油脂积累能力, 以尿素为氮源, 氮浓度为6 mmol时更有利于该类微藻生物量和油脂的积累。总体来说, 真眼点藻纲的微藻是一类极具潜力适合于微藻生物燃料生产的微藻, 而真眼点藻属藻株表现更为明显的优势。