【摘要】： 水生植物的化感作用對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)中群落的組成和富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的生態(tài)修復(fù)具有非常重要的意義。本文選擇三種常見沉水植物小茨藻、馬來(lái)眼子菜和菹草,研究在共培養(yǎng)系統(tǒng)中對(duì)斜生柵藻、漢氏菱形藻和銅綠微囊藻的化感效應(yīng)。同時(shí)研究三種植物的種植水對(duì)斜生柵藻、漢氏菱形藻和銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響,并探討在富營(yíng)養(yǎng)化湖泊恢復(fù)過程中菹草是否存在化感作用。主要研究結(jié)果如下: 1.在共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中小茨藻明顯抑制了兩種不同起始密度斜生柵藻的生長(zhǎng)(OD650、細(xì)胞數(shù)和葉綠素a)。僅在共培養(yǎng)結(jié)束當(dāng)天斜生柵藻的光合作用和呼吸作用受到了3.75 g/L的小茨藻的影響。共培養(yǎng)結(jié)束時(shí)對(duì)斜生柵藻的一些生理指標(biāo)和細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)于起始低密度的斜生柵藻, 2.5 g/L的小茨藻明顯促進(jìn)了斜生柵藻丙二醛(MDA)含量的增加,刺激了三種抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD))、硝酸還原酶(NR)和堿性磷酸酶(APA)的活性;除影響抗氧化酶系統(tǒng)和APA的活性外,3.75 g/L的小茨藻還明顯促進(jìn)了斜生柵藻可溶性蛋白含量的增加,但凝膠電泳的結(jié)果顯示其39.8 kDa的蛋白條帶消失。對(duì)于起始高密度的斜生柵藻,兩種生物量的小茨藻都明顯促進(jìn)了斜生柵藻可溶性蛋白含量的增加,影響了藻的抗氧化酶系統(tǒng),抑制了與氮代謝相關(guān)的NR活性,使其39.8 kDa的蛋白條帶消失。兩種不同起始密度的斜生柵藻都是以四細(xì)胞形態(tài)為主。共培養(yǎng)結(jié)束時(shí)小茨藻葉綠素a含量未受到明顯影響。小茨藻對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)和生理過程存在明顯的化感效應(yīng)。一次添加小茨藻種植水對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)沒有表現(xiàn)出明顯的抑制作用,而且缺氮、缺磷培養(yǎng)過的斜生柵藻并不比正常培養(yǎng)的更敏感。 2.在共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中馬來(lái)眼子菜明顯抑制了兩種不同起始密度斜生柵藻的生長(zhǎng),并對(duì)光合作用也產(chǎn)生了明顯的抑制作用。共培養(yǎng)結(jié)束當(dāng)天對(duì)斜生柵藻的一些生理指標(biāo)和細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行了測(cè)試。與兩種生物量的馬來(lái)眼子菜共培養(yǎng)的起始低密度斜生柵藻的三種抗氧化酶(SOD、CAT、POD)和APA的活性都明顯增強(qiáng),可溶性蛋白和MDA含量顯著增加,某些蛋白條帶消失(3.75 g/L馬來(lái)眼子菜還促進(jìn)了斜生柵藻的NR活性)。除不影響起始高密度斜生柵藻的SOD、NR和APA活性外,馬來(lái)眼子菜對(duì)其它生理指標(biāo)的影響依賴于馬來(lái)眼子菜的生物量。兩種不同起始密度的斜生柵藻都是以四細(xì)胞形態(tài)為主。抑制作用較強(qiáng)的共培養(yǎng)種植水(起始低密度斜生柵藻)對(duì)再接種的斜生柵藻的生長(zhǎng)沒有產(chǎn)生明顯抑制作用。植物與起始低密度斜生柵藻共培養(yǎng)結(jié)束時(shí)葉綠素a含量增加。馬來(lái)眼子菜對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)和生理過程存在明顯的化感效應(yīng);起始低密度的斜生柵藻對(duì)馬來(lái)眼子菜的葉綠素a含量有一定的促進(jìn)作用。 對(duì)馬來(lái)眼子菜進(jìn)行曝氣處理或?qū)嶒?yàn)前對(duì)斜生柵藻進(jìn)行缺氮、缺磷培養(yǎng),一次添加的種植水都不能抑制斜生柵藻的生長(zhǎng)。 3.在共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中菹草對(duì)兩種不同起始密度斜生柵藻的生長(zhǎng)都表現(xiàn)出明顯的抑制作用。由于接種藻細(xì)胞形態(tài)的不同,植物處理中的起始高密度斜生柵藻在培養(yǎng)最初幾天形成更多的多細(xì)胞形態(tài),到培養(yǎng)結(jié)束時(shí)差異已不明顯。植物對(duì)細(xì)胞形態(tài)也存在一定的影響。共培養(yǎng)結(jié)束當(dāng)天對(duì)斜生柵藻的一些生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)于起始低密度的斜生柵藻,兩處理組中的斜生柵藻可溶性蛋白含量都明顯增加,POD和APA活性增強(qiáng),較高生物量(3.75 g/L)的菹草還使斜生柵藻15.1 kDa的蛋白條帶消失。對(duì)于起始高密度的斜生柵藻,3.75 g/L的菹草促進(jìn)了斜生柵藻可溶性蛋白和MDA含量的增加,刺激了藻的CAT和APA活性,并抑制了NR活性;5 g/L的菹草促進(jìn)了斜生柵藻可溶性蛋白含量的增加,影響了藻的抗氧化酶系統(tǒng)并抑制了APA活性。植物的葉綠素a含量在共培養(yǎng)結(jié)束時(shí)未受到明顯影響。菹草對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)和生理過程表現(xiàn)出明顯的化感效應(yīng)。 除菹草在不添加營(yíng)養(yǎng)鹽的條件下對(duì)無(wú)磷培養(yǎng)過的斜生柵藻表現(xiàn)了一定的抑制作用外,其它對(duì)植物或?qū)υ宓母鞣N培養(yǎng)方式都對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)無(wú)明顯抑制作用。4.在共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中小茨藻對(duì)兩種不同起始密度漢氏菱形藻的生長(zhǎng)都表現(xiàn)出明顯的抑制作用,處理組中起始低密度的漢氏菱形藻在實(shí)驗(yàn)開始1天后細(xì)胞數(shù)已非常少。共培養(yǎng)結(jié)束當(dāng)天對(duì)起始高密度漢氏菱形藻的一些生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試。2.5 g/L的小茨藻抑制了漢氏菱形藻的CAT活性,使可溶性蛋白含量明顯下降,但對(duì)蛋白條帶沒有產(chǎn)生影響;而3.75 g/L小茨藻使?jié)h氏菱形藻的MDA含量降低。共培養(yǎng)結(jié)束時(shí)小茨藻的葉綠素a含量也明顯減少。小茨藻對(duì)漢氏菱形藻的生長(zhǎng)和生理過程表現(xiàn)出明顯的化感效應(yīng);漢氏菱形藻對(duì)小茨藻的葉綠素a含量也表現(xiàn)出了一定的化感效應(yīng)。小茨藻種植水未對(duì)漢氏菱形藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。 與馬來(lái)眼子菜共培養(yǎng)的兩種不同起始密度的漢氏菱形藻在共培養(yǎng)第4天細(xì)胞已幾乎全部死亡。 在共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中菹草對(duì)兩種不同起始密度漢氏菱形藻的生長(zhǎng)都表現(xiàn)出明顯的抑制作用,處理組中起始低密度的漢氏菱形藻在實(shí)驗(yàn)開始的第3天細(xì)胞數(shù)已非常少。共培養(yǎng)結(jié)束當(dāng)天對(duì)起始高密度漢氏菱形藻的一些生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試。2.5 g/L的的菹草使?jié)h氏菱形藻可溶性蛋白含量下降并影響到蛋白條帶,促進(jìn)了抗氧化酶(SOD和POD)、NR和APA活性的增強(qiáng)。除不影響可溶性蛋白含量外,3.75 g/L的菹草影響了漢氏菱形藻的蛋白條帶,并刺激了其抗氧化酶(CAT和POD)、NR和APA的活性。與漢氏菱形藻共培養(yǎng)的菹草葉綠素a含量在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)未受到明顯影響。菹草對(duì)漢氏菱形藻的生長(zhǎng)和生理過程表現(xiàn)出明顯的化感效應(yīng)。不添加營(yíng)養(yǎng)鹽培養(yǎng)的菹草種植水對(duì)磷缺乏和正常培養(yǎng)的漢氏菱形藻都產(chǎn)生了抑制作用。 5.小茨藻、馬來(lái)眼子菜和菹草在共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中都明顯抑制了銅綠微囊藻的生長(zhǎng),共培養(yǎng)3-4天后處理組的細(xì)胞都表現(xiàn)為死亡。正常營(yíng)養(yǎng)條件培養(yǎng)的三種植物種植水對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)均表現(xiàn)出明顯的抑制作用。曝氣培養(yǎng)較靜止培養(yǎng)的馬來(lái)眼子菜種植水對(duì)銅綠微囊藻抑制作用更明顯。有根和無(wú)根的菹草種植水一次添加或半連續(xù)添加對(duì)銅綠微囊藻均表現(xiàn)出明顯的抑制效果,但在營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏條件下培養(yǎng)的菹草種植水對(duì)銅綠微囊藻有一定的促進(jìn)作用。缺磷培養(yǎng)要比正常培養(yǎng)的銅綠微囊藻更敏感,菹草分泌的化感物質(zhì)是整株植物共同作用的結(jié)果。三種植物對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)都表現(xiàn)出明顯的化感效應(yīng)。 6.在菹草生長(zhǎng)階段(2004.12-2005.5),對(duì)武漢市月湖浮游植物進(jìn)行逐月調(diào)查。結(jié)果表明,在營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高的條件下,浮游植物仍保持較低的生物量和密度,浮游植物生長(zhǎng)與溫度保持一定的相關(guān)性,但與湖水營(yíng)養(yǎng)鹽濃度并不存在相關(guān)關(guān)系。菹草和其它水生植物(主要是伊樂藻)組成的水生植物群落能使水體的透明度保持較高的狀態(tài)。在不受營(yíng)養(yǎng)和光照影響的條件下浮游植物組成中能形成水華的一些常見種類并未隨溫度升高而出現(xiàn),可能與水生植物的存在改變了浮游植物群落的結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。
【圖文】：

目前在國(guó)內(nèi)外較廣泛采用“根系分泌物連續(xù)收集系統(tǒng)”來(lái)收集根分泌物中的疏水性物質(zhì)。采用專門設(shè)計(jì)的水培系統(tǒng)，用XAD-2樹脂收集未受干擾的根分泌物，再用甲醇洗脫樹脂中吸附的物質(zhì)，進(jìn)行生物測(cè)定和分離鑒定洗脫液，如圖1-2所示（孫文浩等，，1993）。圖1-2 鳳眼蓮根分泌物（疏水部分）連續(xù)捕獲系統(tǒng)Fig. 1-2 Continuous hydrophobic root exudates trapping system for water hyacinthWater hyacinthCeramic potCulture waterSintered glass filterTeflon filmRubber stopperTeflon stopcockSocketGlass woolXAD-2 ResinGlass woolPeristaltic pump

牧食會(huì)強(qiáng)烈影響柵藻的存活，而競(jìng)爭(zhēng)可影響柵藻的生長(zhǎng)和繁殖。如圖 2-1所示，還有很多其它環(huán)境因素也影響到柵藻的生長(zhǎng)、發(fā)展和活動(dòng)。圖2-1 不同環(huán)境影響下斜生柵藻形態(tài)學(xué)變化Fig. 2-1 Different morphologies of S. obliquus沉降速率的增加與細(xì)胞的尺寸有關(guān)，多細(xì)胞有較高的沉降速率（見圖 2-2）。與大群體相比單細(xì)胞的柵藻和小群體有較好的浮力，從而使它們能生活在水體上層獲得更好的生存環(huán)境。同時(shí)也表明柵藻可以形成保護(hù)性的多細(xì)胞群體，通過沉降遠(yuǎn)離富營(yíng)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（水生生物研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X173;X52

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2685092