三种水生植物根部浸提液对伪鱼腥藻化感作用的研究

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近几十年来,人类活动导致全球水体富营养化程度越来越严重,水体富营养化会促使浮游植物爆发性生长形成藻类水华,并伴有众多危害。如污染水体、释放藻毒素给动物甚至人类带来威胁等。因此寻求经济、高效且安全的控藻方式成为当今水环境领域关注的热点,而运用植物的化感抑制作用来解决藻类水华污染问题具有较高的潜力和应用前景。伪鱼腥藻是南方某梯级水库爆发蓝藻水华时的优势藻种,同时它可代谢产生嗅味物质2-甲基异莰醇(2-MIB),但目前对于该藻的研究较少。本论文主要研究了三种水生植物香菇草、白鹤芋和红掌的根部浸提液对伪鱼腥藻生长的影响,同时研究了化感作用与藻初始浓度之间的关系,建立上述三种水生植物根部浸提液合适的控藻浓度以及比较对藻生长的抑制率,为利用上述三种植物根部浸提液的控藻提供参考。同时对抑藻机理进行了探讨,使用浮游植物分类荧光仪设备,分析藻生长过程中的叶绿素荧光参数变化,包括相对电子传递速度(r ETR)、半饱和光强(Ik)、初始斜率(α)和最大光化学量子产量(Fv/Fm),分析不同浓度的三种水生植物根部浸提液对光合作用的影响;通过测量藻SOD、POD酶的活性以及MDA的含量,研究化感物质对伪鱼腥藻的生理活性方面的影响。(1)研究了5个浓度水平的香菇草、红掌和白鹤芋根部浸提液(2 g·L-1、4g·L-1、6 g·L-1、8 g·L-1和10 g·L-1)对伪鱼腥藻的化感作用,发现当添加量为2g·L-1、4 g·L-1时,三种水生植物根部浸提液均出现了促进伪鱼腥藻生长的现象,三种植物添加量浓度从6 g·L-1开始均能对伪鱼腥藻产生持续有效的抑制作用,且抑藻能力与添加量呈正相关。三种植物中白鹤芋根部浸提液的抑藻能力最好,红掌次之,香菇草最弱,10 g·L-1的白鹤芋根部浸提液在第22天时可以达到最高抑制率99.95%。(2)藻类的光合作用研究表明,三种植物高浓度根部浸提液添加量下(6 g·L-1、8 g·L-1和10 g·L-1)均影响藻的叶绿素荧光参数,藻的Fv/Fm、r ETR和Ik值明显下降,表明伪鱼腥藻的光能转化效率,电子传递速率,对强光的耐受能力降低,藻细胞的光合作用受抑制,藻细胞的光合系统受损。(3)藻类生理活性研究表明,三种植物高浓度根部浸提液添加量下(6 g·L-1、8 g·L-1和10 g·L-1)伪鱼腥藻细胞内的酶系统工作也受到影响,第20天时细胞内活性氧大量累积,导致超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性下降,细胞发生脂质过氧化反应,丙二醛(MDA)大量积累。细胞膜和细胞器膜受自由基严重攻击,细胞受损伤程度较大。(4)藻细胞初始接种密度会对植物根部浸提液的抑藻效应产生明显的影响,低接种密度时抑制率极高,接种浓度为30μg·L-1,香菇草根部浸提液添加量为8g·L-1的试验组藻抑制率高达100%。研究2-MIB表明,投加香菇草根部浸提液可以降低伪鱼腥藻细胞以及水体中2-MIB的浓度,添加8g·L-1香菇草根部浸提液的试验组相对于对照组2-MIB抑制率达到77%,伪鱼腥藻致嗅物的产量明显降低。
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