东海原甲藻在氮、磷胁迫下的生理响应及杀藻菌胁迫下的生态效应

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东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)是我国近岸海域的赤潮藻之一,藻细胞的大量增殖严重破坏海洋环境并造成巨大的经济损失。因此,赤潮防治迫在眉睫,而海洋环境中氮、磷含量的变化及杀藻菌的分布等因素与赤潮的生消密切相关。因此,本文主要探讨氮、磷缺乏下藻细胞的生理生化响应及杀藻菌Paracoccus sp.Y42和Sulfitobacter porphyrae ZFX1上清治理后的生态效应,从而为赤潮的防治应用提供理论依据。此外,我们在研究过程中发现东海原甲藻具有产油价值,并针对杀藻菌Y42处理是否有助于生物柴油开发进行研究。主要研究结果如下:(1)当东海原甲藻分别培养在营养充足、缺氮营养盐、缺磷营养盐条件下,藻细胞的比生长速率分别为0.24 d-1、0.13 d-1、0.18 d-1,细胞传代时间分别为2.9 d、5.5 d、3.8 d,细胞处于G1期的昼夜节律周期长度分别为24.3 h、27.8 h、23.8 h,细胞处于S期的昼夜节律周期长度分别为23.3 h、25.1 h和24.4 h,且氮、磷胁迫下停留在G1期的细胞占比分别增加了 30.99%和26.01%,而停留在S期和G2/M期的细胞占比明显减少,综上表明氮、磷胁迫下藻细胞的生长受抑制,细胞周期被阻滞在G1期,且氮胁迫下东海原甲藻的生长分裂周期更长。另外,氮、磷胁迫下细胞过量积累ROS,同时SOD、POD、GSH开始协同发挥抗氧化作用,但氮、磷胁迫仍然引起细胞膜脂过氧化。此外,氮、磷胁迫尤其是氮胁迫下东海原甲藻的叶绿素a含量显著降低,光合活性显著下降,且细胞在氮胁迫下的光能利用率显著降低,而磷胁迫下的藻细胞对强光的耐受能力更弱。(2)赤潮的自然生消或Y42、ZFX1上清胁迫处理均对东海原甲藻培养体系的细菌多样性产生不同的影响,改变了体系原有的菌群结构,说明菌群的演替与藻细胞数目密切相关,且杀藻上清处理对体系的环境因子如温度、盐度和氧化还原电位等无显著影响,但造成体系中NO2-和NH4+含量增加。此外,由于东海原甲藻是产油藻,通过检测Y42胁迫对细胞油脂的影响,发现菌上清胁迫前后藻细胞油脂产量无显著变化,均为80 mg/L左右,而分析脂肪酸成分发现饱和脂肪酸的占比显著升高,脂肪酸的不饱和度显著下降,碘值<120,十六烷值>45,均符合生物柴油的生产要求,且Y42胁迫下东海原甲藻细胞壁破裂现象明显,降低了微藻油脂提取的成本。
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