[00147924]大漂化感物质对铜绿微囊藻生长以及藻毒素产生和释放的影响

一、研究背景和意义 目前,我国已有60%的湖泊处于富营养化状态,由富营养化引起的水华作为一种全球性的环境问题,在近年来受到人们越来越多地关注。水华藻类种类繁多,其中50%以上的水华藻类能够产毒,从而加剧了水体污染和水质恶化,而我国众多河流湖泊中连年暴发水华的藻种多为铜绿微囊藻。目前,藻类控制技术研究虽取得了一系列成果,但对水华控制的应用仍未有突破性的进展。现有最简便、最常用的抑藻方法仍是直接向水体中投加化学杀藻剂（如硫酸铜）,这类杀藻剂虽能短时间达到杀灭藻类的效果,但对生态环境的危害以及对人类健康的威胁也是十分严重的。因此,寻找高效、安全、简便的抑藻方法已成为水环境保护领域一个前沿和热点的课题。 利用水生植物产生的次生代谢物质（即化感物质）抑制藻类的生长为藻类控制技术开辟了新的思路,这是一种新型的生物抑藻技术,具有效果好,费用低,材料天然易得,不易造成二次污染等优点。目前已发现多种水生植物的化感物质对水华藻类具有一定的生长抑制作用。化感物质是植物次生代谢物质, 通常在自然条件下易降解, 在生态系统中不会积累, 生态安全性较好,且对藻类的抑制作用具有明显的选择性,对特定的藻类具有显著的抑制作用。因此,将水生植物及其产生的化感物质应用于藻类控制研究具有重要的环境和生态意义。 二、主要论点与论据 1、 建立大漂化感物质的最佳提取方案 本成果表明,当提取溶剂为乙酸乙酯、提取时间1h、提取比例1:20g/mL时获得的大漂化感物质对铜绿微囊藻生长的抑制效果应为最好,Ec50,7d=65mg/L,为各处理组的最低值,说明其抑藻效果确实最好,因此可作为大漂化感物质的最佳提取方案。 2、确定大漂化感物质的最佳抑藻浓度范围 大漂化感物质的最佳抑藻浓度范围应为60～100 mg/L,铜绿微囊藻在培养3～7d 内其相对抑制率（IR%）可达50%～80%。同时,随着大漂化感物质浓度的增加,且达到一定浓度范围后,铜绿微囊藻的叶绿素a 含量迅速减少,与藻密度的变化趋势一致,从另一角度间接反映化感物质浓度的高低与其抑藻活性显著相关。 3、阐明大漂化感物质对铜绿微囊藻藻毒素（MC-LR）产生和释放的影响规律,对其在水环境中的生态安全性作出了科学评价 大漂化感物质投加后单位藻细胞内MC-LR的产生量具有显著上升的趋势,但是由于化感物质投加后藻细胞的数量却保持在较低水平,因此在投加大漂化感物质抑制铜绿微囊藻生长的过程中,随着化感物质浓度增加,不会使培养液中MC-LR产生的总量增大。大漂化感物质的投加对铜绿微囊藻MC-LR的胞外释放无显著影响。即使大漂化感物质的浓度达到最大值200 mg/L,整个培养期内藻细胞向胞外释放的藻毒素的量依然很少,有时甚至无法检出。使用大漂化感物质进行抑藻,在有效控制藻细胞增殖的同时不会促进胞内藻毒素向胞外的释放。 三、创见与创新 1、水生植物化感物质分离提取利用上的特色和创新 目前水生植物化感作用抑藻研究中,考察的水生植物多为沉水和挺水植物,对其他水生植物尤其是大漂的研究鲜见报道。同时,现有的文献中多报道的是鲜活植物体在培植条件下种植水对藻类的化感作用,而对干燥植物体的提取物是否具有化感抑藻活性的报道更为鲜见。大漂作为一种大型漂浮植物,具有生物量大、根系发达、次生代谢物质更加丰富等特点,本成果通过分离提取其中的化感物质进行藻类控制研究具有良好的应用前景。同时大漂也具备多种良好的利用途径,植物经提取化感物质后如能加以妥善处理和资源化利用,既可实现经济效益,又可避免二次污染,从而实现水污染治理的良性循环。 2、水生植物化感物质生态安全性评价上的特色与创新 目前, 关于化感物质对产毒水华藻毒素产生和释放的影响研究有限,在应用化感物质抑藻时,化感物质对有毒藻类藻毒素产生和释放产生的影响直接关系到抑藻化感物质应用的生态安全性。本研究以蓝藻毒素中最为常见、毒性最大的微囊藻毒素（MC-LR）为代表,在MC-LR实验室定量分析方法的基础上,通过提取大漂体内的化感物质研究其对铜绿微囊藻藻细胞内外MC-LR含量的变化情况,阐明大漂化感物质对铜绿微囊藻微囊藻毒素MC-LR产生和释放的影响规律,可为今后水生植物化感物质在实际水体作抑藻应用时的生态安全性分析提供科学借鉴和参考。 四、社会经济效益 大漂具有分布广、生物量大、根系发达、次生代谢物质更加丰富等特点,通过分离提取其中的化感物质进行藻类控制研究具有良好的应用前景。鉴于众多河流湖泊中连年暴发水华的产毒藻种多为铜绿微囊藻,本成果研究选用铜绿微囊藻为受试藻类,以蓝藻毒素中最为常见、毒性最大的MC-LR 为代表,通过正交试验优化大漂化感物质的提取方法,确定大漂化感物质的最佳抑藻浓度范围,阐明其对铜绿微囊藻的生长抑制作用以及藻细胞内外MC-LR 含量的影响规律,可为水生植物化感物质的高效提取、实际水体抑藻应用时的量化问题及其生态安全性评价提供科学借鉴和参考。