東海典型赤潮藻生長的生物、化學(xué)抑制作用研究.pdf

1、本論文針對目前東海海域赤潮頻發(fā)的嚴(yán)峻形勢和尋找有效而且對環(huán)境無害的控制赤潮的方法的迫切性，通過實驗室模擬技術(shù)，聚焦于無毒易生物降解的天然代謝產(chǎn)物的抑藻活性、抑藻細菌的篩選及其抑藻作用的實驗研究。首次開展了鼠李糖脂、吩嗪色素類細菌代謝產(chǎn)物對東海典型赤潮藻生長的抑制作用研究；進行了抑藻海洋細菌的篩選并分析討論了抑藻細菌的抑藻活性；在鼠李糖脂生物表面活性劑抑藻作用及抑藻機理研究基礎(chǔ)上，探討了幾種新型綠色化學(xué)表面活性劑對東海典型赤潮藻生長的抑制

2、作用。取得了一系列重要的研究成果，為東海有害赤潮的生物、化學(xué)方法防治研究提供了一定的科學(xué)資料、理論依據(jù)及實踐基礎(chǔ)。 1)、論文首次探討了銅綠假單胞菌O-2-2產(chǎn)鼠李糖脂生物表面活性劑對東海常見赤潮生物生長的影響及“滅殺”作用。并對鼠李糖脂的抑藻機理和選擇性抑藻機理進行了詳細的分析討論。 ①通過實驗室培養(yǎng)實驗，首次發(fā)現(xiàn)銅綠假單胞菌產(chǎn)鼠李糖脂在較低濃度下(3.0～4.0mg·L-1)，可以完全限制東海常見甲藻赤潮生物－東海原

3、甲藻以及東海常見硅藻赤潮生物－尖刺擬菱形藻和雙突角毛藻的生長。當(dāng)其濃度達到7.0～10.0mg·L-1的濃度范圍內(nèi)時，可以完全限制東海常見硅藻赤潮生物－中肋骨條藻、旋鏈角毛藻、柔弱角毛藻和新月菱形藻的生長。此外，鼠李糖脂對赤潮異彎藻的生長也表現(xiàn)出了明顯的抑制作用。當(dāng)進一步增大鼠李糖脂的用量，鼠李糖脂可迅速溶解藻細胞，表現(xiàn)出了“滅殺”赤潮生物的功效。而在相同實驗條件下，鼠李糖脂對青島大扁藻等綠藻生長的抑制作用非常微弱或不能持久，表明鼠李糖

4、脂的抑藻作用具有一定的選擇性。 ②鼠李糖脂脅迫下，赤潮藻細胞的顯微結(jié)構(gòu)及超微結(jié)構(gòu)的變化表明，鼠李糖脂的抑藻(包括對赤潮生物生長的抑制和溶藻作用)機理為：具有親水和親脂兩親性結(jié)構(gòu)的鼠李糖脂利用其疏水端插入藻細胞膜內(nèi)，使細胞膜的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致細胞膜滲透性受到損傷。鼠李糖脂進入細胞內(nèi)，進一步對細胞核膜、線粒體膜、高爾基體以及糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器的膜質(zhì)結(jié)構(gòu)造成類似損傷，進而對細胞內(nèi)細胞器的結(jié)構(gòu)和功能造成破壞，最終使得藻細胞徹底崩潰

5、。 ③就鼠李糖脂的抑藻效果與相應(yīng)各海洋微藻的脂肪酸組成和含量的關(guān)系進行比較分析的結(jié)果表明，鼠李糖脂的選擇性抑藻作用與各海洋微藻的生物膜脂肪酸組成尤其是其多不飽和脂肪酸的含量明顯相關(guān)。即海洋微藻的多不飽和脂肪酸的含量越低，鼠李糖脂對其生長的抑制作用越強，反之亦然。 2)、本文在海水培養(yǎng)基中(改良的PB培養(yǎng)基)培養(yǎng)銅綠假單胞菌O-2-2，對其色素類代謝產(chǎn)物進行了分離提純，并以東海原甲藻和裸甲藻為主要目標(biāo)生物，首次考察了所得色

6、素類代謝產(chǎn)物對海洋赤潮生物生長的影響，并進一步借助UV和GC-MS測試手段對色素類代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行了初步分析。 ①實驗結(jié)果表明細菌產(chǎn)黃色色素在較低濃度下(4.0mg·L-1)，能有效抑制東海原甲藻的生長。相比較而言，細菌產(chǎn)藍色色素的抑藻作用要弱一些，但該色素的濃度達到10.0mg·L-1時，也能完全抑制該赤潮生物的生長，而對裸甲藻生長的抑制作用非常微弱。此外，細菌產(chǎn)黃色色素對赤潮異彎藻的生長也表現(xiàn)出了明顯的抑制作用，而細菌產(chǎn)藍

7、色色素對其生長影響不明顯。在相同的實驗條件下，兩種色素對青島大扁藻、亞心形扁藻和鹽生杜氏藻三種常見綠藻以及湛江叉鞭金藻生長的抑制作用很弱或不能持久。表明細菌產(chǎn)色素類代謝產(chǎn)物的抑藻作用具有明顯的種屬特異性。 ②借助UV和GC-MS測試手段對色素類代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行了初步分析，結(jié)果表明兩種色素為吩嗪類化合物，其中黃色色素主要為1-羥基吩嗪，藍色色素主要為綠膿菌素。 3)、論文以東海海域為研究領(lǐng)域，以東海原甲藻為主要研究對象，

8、進行了抑藻海洋細菌的篩選工作，分析討論了抑藻細菌的抑藻活性。為東海原甲藻赤潮的生物方法防治研究提供了科學(xué)資料，為今后該赤潮的微生物方法治理做了一些前期工作。 ①從東海發(fā)生東海原甲藻赤潮時的水樣中分離富集了30余株形態(tài)結(jié)構(gòu)差異較大的細菌，其中有13株細菌對該赤潮生物的生長表現(xiàn)出了顯著的抑制作用，各細菌對東海原甲藻生長的抑制率在65～90％之間。而且細菌的抑藻作用與細菌的起始密度密切相關(guān)，細菌的起始密度達到1.12～1.42×108

9、cell·mL-1時，各海洋細菌對東海原甲藻的生長表現(xiàn)出了明顯的抑制作用，低于這個密度值，則對赤潮生物生長的影響不明顯。 ②在相同實驗條件下，各細菌對青島大扁藻、鹽生杜氏藻和湛江叉鞭金藻等非赤潮生物以及東海另一種典型硅藻赤潮生物－中肋骨條藻的生長沒有影響或者影響非常微弱，表明所得細菌可以選擇性地抑制東海原甲藻的生長。 4)、本文首次就烷基糖苷和幾種季銨鹽類新型化學(xué)表面活性劑對東海常見赤潮生物生長的影響進行了系統(tǒng)的分析討論

10、。主要探討了各類表面活性劑的抑藻效果、抑藻范圍，抑藻機理、選擇性抑藻機理。為開發(fā)新型綠色表面活性劑用于防治有害赤潮的應(yīng)用研究提供了一定的理論依據(jù)和實踐基礎(chǔ)。 ①通過實驗室培養(yǎng)實驗，結(jié)果表明烷基糖苷可以選擇性地抑制東海原甲藻的生長甚至溶解消除該赤潮生物。各種烷基糖苷的抑藻作用隨其烷基鏈的增長有所增加。季銨鹽類新型陽離子表面活性劑的抑藻作用較烷基糖苷的抑藻作用更為明顯，價格更低廉。各種季銨鹽在較低的濃度范圍內(nèi)，可完全抑制東海原甲藻、

11、塔瑪亞歷山大藻以及中肋骨條藻等東海常見赤潮生物的生長。此外，各類化學(xué)表面活性劑對赤潮異彎藻生長的抑制作用也較明顯，但在相同的實驗條件下，對青島大扁藻和亞心形扁藻兩種常見綠藻生長的抑制作用較弱或不能持久。 ②各化學(xué)表面活性劑的抑藻作用因表面活性劑類型的不同而異，但各表面活性劑對不同門類海洋微藻生長的抑制作用強弱趨勢較一致，基本上按下列順序逐漸減弱：甲藻門≈黃藻門→硅藻門→綠藻門，表明各化學(xué)表面活性劑的抑藻作用具有一定的選擇性。