【摘要】：隨著世界范圍內(nèi)淡水富營養(yǎng)化程度不斷加劇,藻類水華不斷爆發(fā),以銅綠微囊藻水華最為常見。尋求安全可靠、高效廉價(jià)的水華控制方法一直是水生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。陸生植物來源廣生物量大,其化感抑藻作用快速易控危害小,因而利用陸生植物進(jìn)行化感抑藻成為水華控制的新途徑。本文以水華優(yōu)勢種—一銅綠微囊藻為對象,首次系統(tǒng)地研究了女貞子浸提液對銅綠微囊藻的化感抑制作用及機(jī)理。通過女貞子浸提液及其制備條件對銅綠微囊藻生長影響的實(shí)驗(yàn)確定了女貞子浸提液的抑藻作用,并建立了化感抑藻模型。通過對女貞子浸提液的逐級分離和活性測試,篩選出了有效化感物質(zhì)并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定。同時(shí),從銅綠微囊藻細(xì)胞的生理學(xué)和形態(tài)學(xué)等方面對女貞子浸提液的抑藻機(jī)理進(jìn)行了探討。本論文的主要研究如下:1.研究了 5個(gè)濃度水平的女貞子浸提液(0.25,0.5,1.0,2.0,4 0g.L-1)對銅綠微囊藻的抑制作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)所有處理組的藻細(xì)胞密度、葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度和比例、代謝活力在一定時(shí)間內(nèi)均出現(xiàn)較明顯下降,用濃度2.0g·L-1和4.0 g·L-1的女貞子浸提液處理25天后的組分均檢測不出藻細(xì)胞。(2)PI染色和電鏡觀察:處理一天后的組分中,細(xì)胞膜開始出現(xiàn)破裂,并隨著處理時(shí)間和劑量的增加而愈趨嚴(yán)重。(3)濃度0.25 g.L-1的浸提液能夠減緩藻細(xì)胞生長,屬于"阻止型抑制劑",濃度0.5 g.L-1及以上的浸提液可以直接殺死藻細(xì)胞,屬于"殺死型抑制劑"。結(jié)果表明:女貞子浸提液能夠損壞藻細(xì)胞膜、影響藻細(xì)胞的光合作用效率和分裂增殖、降低藻細(xì)胞的酯酶活力,從而減緩藻細(xì)胞的生長或直接殺死藻細(xì)胞。2.研究女貞子浸提液的化感效應(yīng)和營養(yǎng)鹽效應(yīng),建立化感抑藻模型。用不同前處理方法得到的女貞子浸提液,以梯度濃度方式加入相同接種量的銅綠微囊藻培養(yǎng)液中,進(jìn)行化感抑藻測試。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,女貞子浸提液的不同前處理方式對其抑藻效果有很大影響,抑藻效果最好(EC50=0.344)的前處理方式為:滅菌后在光照條件下無氧浸提。梯度試驗(yàn)表明,不同前處理方法得到的女貞子浸提液具有不同的營養(yǎng)鹽效應(yīng),滅菌制備組中低濃度浸提液的營養(yǎng)鹽效應(yīng)很弱;而不滅菌處理得到的浸提液特別在高濃度添加量時(shí),營養(yǎng)鹽效應(yīng)相對較強(qiáng)。不同處理方法得到的女貞子浸提液的化感抑藻效果有顯著性差異;同組處理方法得到的浸提液,在不同添加濃度下也表現(xiàn)出差異顯著的抑藻效果。用8組不同前處理6組不同添加濃度的浸提液抑藻結(jié)果建立毒理數(shù)據(jù)庫,以An-Johnson-Lovett hormesis model與Logistic growth model相結(jié)合進(jìn)行非線性擬合。結(jié)果顯示,女貞子浸提液最低濃度的輕度促進(jìn)作用和高濃度的快速抑制作用在擬合曲線中均有體現(xiàn),各組的抑藻效果與模型有很好的擬合。3.采用"萃取分離"與"活性跟蹤"相結(jié)合的方法對女貞子浸提液中的抑藻成分進(jìn)行初分離。結(jié)果表明,石油醚相和氯仿相對銅綠微囊藻無抑制作用,乙酸乙酯相的抑藻效果不顯著,正丁醇相和水相在15天后的抑藻率分別為97.14%和100%。正丁醇相和水相對藻細(xì)胞中葉綠素a、藻藍(lán)蛋白、別藻藍(lán)蛋白、藻紅蛋白的抑制率超過80%,使Ca2+Mg2+-ATPase酶活顯著降低,使超氧化物歧化酶活力先升后降、過氧化物酶與過氧化氫酶的活力升高;水相組分在10天后檢測不到藻細(xì)胞酶活。從而推斷,正丁醇相和水相的抑藻機(jī)制可能是其中的有效成分能夠消減藻細(xì)胞的光合色素,造成線粒體Ca2+外流,引起脂類過氧化,進(jìn)而引起細(xì)胞膜損傷。PI染色證明,正丁醇相和水相能嚴(yán)重破壞藻細(xì)胞的細(xì)胞膜,其中的有效成分屬于殺死型抑藻劑。4.利用天然產(chǎn)物分離手段,對女貞子浸提液中的有效化感物質(zhì)進(jìn)行逐級分離。結(jié)果表明,水相7-1號細(xì)分組分的抑藻率近100%,經(jīng)純化、結(jié)構(gòu)鑒定,有效化感物質(zhì)為D-甘露醇,分子式為C6H1406。D-甘露醇是一種天然糖醇,在醫(yī)學(xué)上作為高滲透性脫水劑,D-甘露醇對銅綠微囊藻的高滲透性脫水作用可能是其抑藻的關(guān)鍵因素。正丁醇相4號粗分組分的抑藻率為100%,但細(xì)分組分的抑藻率皆不高,其抑藻效果可能是多個(gè)成分協(xié)同作用的結(jié)果,具體機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52

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本文編號：2377737