植物秸稈提取液對(duì)水綿屬絲狀藻類的生長(zhǎng)影響和脅迫作用研究.pdf

1、水生態(tài)系統(tǒng)是地球生物圈中最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一。作為生命的起源地，其承擔(dān)著眾多功能。但如今隨著人類活動(dòng)的加劇，大量的農(nóng)業(yè)工業(yè)廢水、生活污水在沒(méi)有經(jīng)過(guò)合適的處理、甚至根本沒(méi)有水處理就排入了江河湖海中，造成了大量的重金屬、難降解物質(zhì)的累計(jì)、水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象頻發(fā)，藻類水華時(shí)有發(fā)生，給景觀、用水、人畜飲水安全造成了嚴(yán)重的影響。
　　上海市在這方面的工作走在了全國(guó)的前列，但其中很多河道經(jīng)過(guò)清淤、駁岸整治、河道生態(tài)修復(fù)后雖然透明度有了很大提高，

2、但出現(xiàn)了絲狀藻類（俗稱青苔）的大量爆發(fā)。影響水生態(tài)景觀效果，大量腐敗后極易影響水質(zhì)，與沉水植物等競(jìng)爭(zhēng)水體中有限的光資源，進(jìn)而影響水生態(tài)修復(fù)效果。且由于絲狀藻類爆發(fā)的時(shí)間一般是早春至夏初季節(jié)（2-5月），腐爛后形成的大量富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)為夏季極易爆發(fā)的微型藻類水華提供了營(yíng)養(yǎng)平臺(tái)和能力基礎(chǔ)。對(duì)加劇水體富營(yíng)養(yǎng)化具有重要貢獻(xiàn)。
　　為此，對(duì)絲狀藻類的去除一直是水域生態(tài)修復(fù)工作中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。以往的絲狀藻類去除主要停留在化學(xué)藥劑去除、人工打

3、撈等階段，但是這樣不僅工作效率低下、水體修復(fù)維護(hù)成本高、而且存在極大的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。為此找到一條安全無(wú)污染的道路變得尤其重要。
　　本研究先是希望通過(guò)絲狀藻類中絲狀綠藻的生境出發(fā)，找到有效抑制其生長(zhǎng)的非生物因子。因此選擇了pH和六價(jià)鉻兩個(gè)因素。結(jié)果如下：在pH為6.0至8.0的范圍內(nèi)，法樂(lè)水綿對(duì)pH脅迫具有一定的抗逆性，但pH超過(guò)8.5后，抗逆性減弱，法樂(lè)水綿出現(xiàn)生長(zhǎng)抑制,進(jìn)一步加劇了脅迫對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)變異和死亡現(xiàn)

4、象；而六價(jià)鉻試驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)進(jìn)行96h后所有組別對(duì)水綿生長(zhǎng)均有抑制,顯示出較明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系；六價(jià)鉻對(duì)水綿的96hEC50值為7.25mg·L-1。水綿細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率與MDA存在顯著正相關(guān)（p＜0.05，r=0.891）。水綿細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率和MDA含量與六價(jià)鉻濃度分別存在顯著（p＜0.05，r=0.951）和極顯著（p＜0.01，r=0.977）的非線性的毒性響應(yīng)關(guān)系。
　　通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)作者發(fā)現(xiàn)其抑制效果并不是很明顯，其依

5、然存在二次污染、破壞水生態(tài)環(huán)境的潛在危險(xiǎn)，且非生物因子在實(shí)際控制應(yīng)用中難度相當(dāng)大，因此其可行性值得商榷。故轉(zhuǎn)向植物化感物質(zhì)提取物對(duì)絲狀綠藻抑制作用的研究。
　　通過(guò)測(cè)定十種不同植物秸稈水浸提液（再力花、菖蒲、香蒲、黃花鳶尾、千屈菜、荇菜、金魚(yú)藻、小麥、水稻、玉米）化感物質(zhì)對(duì)絲狀藻類的作用對(duì)絲狀綠藻生物量（葉綠素a）、環(huán)境應(yīng)激酶（過(guò)氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD和過(guò)氧化氫酶CAT）、細(xì)胞內(nèi)活性物質(zhì)（丙二醛 MDA）、細(xì)胞膜系統(tǒng)

6、完整性（細(xì)胞質(zhì)外滲率 EL）、光合作用速率（PSII最大光能轉(zhuǎn)換效率 Fv/Fm、PSII實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率ΦPSⅡ、最大電子傳遞效率rETRmax）等定性指標(biāo)來(lái)說(shuō)明其對(duì)環(huán)境脅迫的響應(yīng)。并篩選出三種對(duì)絲狀綠藻抑制效果最明顯的植物秸稈（再力花、水稻、千屈菜）。
　　之后評(píng)價(jià)了這三種種植物化感提取液對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)中模式水生動(dòng)物（浮游動(dòng)物大型溞、脊椎動(dòng)物斑馬魚(yú)）的毒性，發(fā)現(xiàn)其中有些植物（再力花、水稻）的化感物質(zhì)提取物具有一定的靶向針對(duì)性的去

7、除絲狀綠藻作用并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)其它生物毒性很低（再力花秸稈浸提液對(duì)水綿的毒性強(qiáng)于水稻（96hEC50再力花6.85mg·L-1＜96hEC50水稻11.27mg·L-1）。MDA含量的積累和稻米提取物濃度呈正相關(guān)（p＜0.05，r=0.907），再力花提取物濃度呈正相關(guān)（p＜0.01，r=0.891）。再力花組 MDA濃度最高值為1.884μmol·g-1（浸提液濃度為20mg·L-1），高于同濃度水稻組MDA含量11.36％；電解質(zhì)外滲率

8、（EL）也呈現(xiàn)相同趨勢(shì)。水綿屬細(xì)胞的PSII最大光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）、PSII的實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率（ΦPSⅡ）、最大電子傳遞效率（rETRmax）變化與植物秸稈浸提液濃度呈負(fù)相關(guān)性。水稻組水綿屬細(xì)胞ΦPSⅡ降低了96.74%，再力花組降低了96.17%；水稻組水綿屬細(xì)胞 Fv/Fm后降低了96.58%，再力花組降低了82.24%；水稻組水綿屬細(xì)胞 rETRmax降低了84.56%，再力花組降低了43.40%）。
　　接下來(lái)對(duì)絲

9、狀綠藻在受到植物化感物質(zhì)提取物脅迫前后的細(xì)胞顯微亞顯微結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察分析，初步推斷了其作用靶向位點(diǎn)依次為：色素體、呼吸作用酶系統(tǒng)、光合作用酶系統(tǒng)、細(xì)胞質(zhì)膜。
　　最后嘗試采用色譜分離和核磁共振的方法進(jìn)行這兩種植物化感物質(zhì)提取物的提取分離和鑒定實(shí)驗(yàn)。但由于實(shí)驗(yàn)條件摸索不明確，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)分離效果不理想，雜鋒干擾較多，具體物質(zhì)類型不明確，根據(jù)色譜物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征庫(kù)只能推斷是有機(jī)酸、醛類、萜類物質(zhì)。希望在以后的工作中能深入進(jìn)行分離提取物的鑒定