论文部分内容阅读
本论文围绕紊流扰动下典型藻种的胞外多糖含量组成及其生物力学特性开展研究。以单独培养的水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)细胞为研究对象,在光照为50μmol photos m-2 s-1,温度控制在25℃,光暗比维持在(12h:12h)的条件下,通过不同紊流耗散率下水华束丝藻单批次培养实验(实验组0.00151m2/s3,0.00663m2/s3,0.02259m2/s3,0.05058m2/s3,0.08010m2/s3,对照组0m2/s3),分析了紊流扰动对水华束丝藻细胞生长的影响。在建立水华束丝藻胞外多糖分析方法的基础上,研究了紊流扰动对水华束丝藻细胞胞外多糖总量和组成的影响,并运用原子力显微镜力谱技术,探讨紊流扰动对水华束丝藻细胞形态和生物力学特性的影响。研究获得以下主要结论:(1)紊流耗散率分别为0.00151、0.00663、0.02259、0.05058m2/s3时均可以促进水华束丝藻的生长、促进水华束丝藻对碳氮磷元素的吸收、提升水华束丝藻活细胞比率、使单个水华束丝藻细胞直径变大,且紊流扰动强度越大,作用越明显,但当紊流耗散率为0.08010m2/s3时,紊流扰动将可能对藻类细胞生理活性产生抑制作用。(2)紊流耗散率低于0.05058m2/s3时均可以促进水华束丝藻细胞胞外聚合物(EPS)的分泌,表现为胞外多糖和总糖含量均有所升高,这主要是由于水华束丝藻细胞胞外多糖、总糖含量与水华束丝藻细胞数目成正相关。但就单个水华束丝藻细胞胞壁多糖含量(bEPS)而言,在紊流耗散率为0.05058m2/s3时,其含量减少,从而部分并不全面的验证了紊流扰动强度越高“薄层”越“薄”;在本次试验中,在紊流耗散率为0m2/s3、0.00151m2/s3、0.00663m2/s3时,均未检测到单糖组分;在紊流耗散率为0.02259m2/s3、0.05058m2/s3、0.08010m2/s3时,检测到的单糖组分分别为果糖;甘露糖和果糖;甘露糖。(3)利用原子力显微镜扫描水华束丝藻细胞形貌和测定其细胞力学性质时发现,水华束丝藻细胞力学性质的变化比形貌的变化更灵敏。在紊流耗散率低于0.05058m2/s3时,随着紊流扰动强度的增大,水华束丝藻细胞尺寸变大,并且形态基本未变,微藻细胞呈圆柱状,细胞饱满,轮廓清晰,表面完整且光滑;在紊流耗散率为0.08010m2/s3时,即紊流扰动强度超过某一临界值时,细胞形貌发生了明显变化,有的不成圆柱状,轮廓不清晰且表面凹凸不平。在紊流耗散率分别为低于0.05058m2/s3时,随着紊流强度的增大水华束丝藻细胞弹性模量逐渐增大,但紊流扰动作用较大时即在紊流耗散率为0.08010m2/s3时,水华束丝藻弹性模量出现减小的状况。本论文为进一步了解微藻细胞近自然状态下抵抗变形并保持结构稳定的机制奠定实验依据,为水华防控提供指导,具有一定的学术价值。