乳酸的抑藻效应及其相关机理研究

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水体富营养化是一个十分严峻的环境污染问题,由此引起的水华给生态环境和社会的可持续发展带来了极大的威胁,也严重影响着人类的健康。利用天然植物产生的化感物质进行抑藻是环境领域研究的重要方向之一,而目前研究的大多数抑藻化感物质通常较难溶解于水体,因而寻找一些既有较好抑藻效果又具有较好溶解性的化感物质是十分有必要的。乳酸为某些植物的无氧呼吸代谢产物,能够以任意比例与水互溶。乳酸具有很强的抑菌作用,在对众多化感物质的比较研究过程中发现:乳酸对水华蓝藻也具有较好的抑制效果。为此,本研究首次深入探讨和比较了乳酸对常见蓝藻—铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和常见绿藻—斜生栅藻(Scendesmus obliquus)的抑制作用。在此基础上,进一步研究了乳酸对铜绿微囊藻可能的作用机理,并探讨了乳酸对铜绿微囊藻细胞内外微囊藻毒素和多糖含量的影响。  本研究主要内容包括:⑴乳酸对铜绿微囊藻的作用效果较好,72h时,除最低浓度实验组(12.5μL/L)对铜绿微囊藻的抑制率为60%外,其余浓度实验组(25.0、50.0、100.0、200.0μL/L)的抑制率均达到了80%以上,且乳酸浓度越大,抑制效果越好;乳酸对斜生栅藻也具有一定的抑制作用,但较对铜绿微囊藻作用效果差,较低浓度的乳酸(12.5、25.0、50.0μL/L)对其生长有轻微的促进作用,较高浓度的乳酸(100.0、200.0μL/L)才对其有一定的抑制效果。乳酸对两种藻类作用效果的差异说明了乳酸作为化感物质对所作用的藻类具有选择性和专一性。⑵乳酸对铜绿微囊藻的作用机理研究显示,藻液中核酸和蛋白质含量、电导率的大小均随乳酸浓度的增大和作用时间的延长而增大,表明细胞膜结构受到损伤,通透性发生改变;氧自由基的含量和细胞中丙二醛的含量也呈现上升趋势,而超氧化物歧化酶的总活性呈下降趋势,表明了乳酸影响了细胞的抗氧化酶能力,使得氧自由基的产生与清除失去平衡而发生积累,并进一步加剧了膜的脂质过氧化反应的发生;扫描电镜和透射电镜图更是直接证实了乳酸对细胞膜结构和内部超微结构的破坏。⑶乳酸作用于铜绿微囊藻72h时,细胞内外微囊藻毒素和大分子多糖的含量均随乳酸浓度的增大而增加,表明乳酸能促进铜绿微囊藻细胞中微囊藻毒素和多糖的合成和释放,提示乳酸等化感物质在进入实际应用时尚需进一步的研究与探讨。
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