植物秸秆提取液对水绵属丝状藻类的生长影响和胁迫作用研究

1、植物秸秆提取液对水绵属丝状藻类的生长影响和胁迫作用研究水生态系统是地球生物圈中最重要的生态系统之一。作为生命的起源地，其承担着众多功能。但如今随着人类活动的加剧，大量的农业工业废水、生活污水在没有经过合适的处理、甚至根本没有水处理就排入了江河湖海中，造成了大量的重金属、难降解物质的累计、水体富营养化现象频发，藻类水华时有发生，给景观、用水、人畜饮水安全造成了严重的影响。上海市在这方面的工作走在了全国的前列，但其中很多河道经过清淤、驳岸整治、河道生态修复后虽然透明度有了很大提高，但出现了丝状藻类（俗称青苔）的大量爆发。影响水生态景观效果，大量腐败后极易影响水质，与沉水植物等竞争水体中有限的光资源

2、，进而影响水生态修复效果。且由于丝状藻类爆发的时间一般是早春至夏初季节（2-5月），腐烂后形成的大量富营养化物质为夏季极易爆发的微型藻类水华提供了营养平台和能力基础。对加剧水体富营养化具有重要贡献。为此，对丝状藻类的去除一直是水域生态修复工作中的一个重点和难点。以往的丝状藻类去除主要停留在化学药剂去除、人工打捞等阶段，但是这样不仅工作效率低下、水体修复维护成本高、而且存在极大的二次污染风险。为此找到一条安全无污染的道路变得尤其重要。本研究先是希望通过丝状藻类中丝状绿藻的生境出发，找到有效抑制其生长的非生物因子。因此选择了pH和六价铬两个因素。结果如下：在pH为6.0至8.0的范围内，法乐水绵对

3、pH胁迫具有一定的抗逆性，但pH超过8.5后，抗逆性减弱，法乐水绵出现生长抑制，进一步加剧了胁迫对细胞结构的破坏，导致细胞结构变异和死亡现象；而六价铬试验结果表明实验进行96h后所有组别对水绵生长均有抑制,显示出较明显的剂量-效应关系；六价铭对水绵的96hEC50fi为7.25mgL-1。水绵细胞浸出液电导率与MDA在显著正相关（p<0.05,r=0.891）。水绵细胞浸出液电导率和MD给量与六价铭浓度分别存在显著（p<0.05,r=0.951）和极显著（p<0.01,r=0.977）的非线性的毒性响应关系。通过上述实验作者发现其抑制效果并不是很明显，其依然存在二次污染、破坏

4、水生态环境的潜在危险，且非生物因子在实际控制应用中难度相当大，因此其可行性值得商榷。故转向植物化感物质提取物对丝状绿藻抑制作用的研究。通过测定十种不同植物秸秆水浸提液（再力花、菖蒲、香蒲、黄花鸢尾、千屈菜、荇菜、金鱼藻、小麦、水稻、玉米）化感物质对丝状藻类的作用对丝状绿藻生物量（叶绿素a）、环境应激酶（过氧化物酶POD超氧化物歧化酶SODK过氧化氢酶CAT、细胞内活性物质（丙二醛MDA）、细胞膜系统完整性（细胞质外渗率EL）、光合作用速率（PSII最大光能转换效率Fv/Fm、PSII实际光能转化效率PSH、最大电子传递效率rETRmaX等定性指标来说明其对环境胁迫的响应。并筛选出三种对丝状绿藻

5、抑制效果最明显的植物秸秆（再力花、水稻、千屈菜）。之后评价了这三种种植物化感提取液对水生态系统中模式水生动物（浮游动物大型溞、脊椎动物斑马鱼）的毒性，发现其中有些植物（再力花、水稻）的化感物质提取物具有一定的靶向针对性的去除丝状绿藻作用并对生态系统其它生物毒性很低（冉力花秸秆浸提液对水绵的毒性强于水稻（96hEC50M力花6.85mgL-1<96hEC507K稻11.27mgL-1）。MD给量的积累和稻米提取物浓度呈正相关（p<0.05,r=0.907）,再力花提取物浓度呈正相关（p<0.01,r=0.891）。冉力花组MD顺度最高值为1.884molg-1（浸提液浓度为20

6、mgL-1）,高于同浓度水稻组MD的量11.36%;电解质外渗率（EL）也呈现相同趋势。水绵属细胞的PSII最大光能转换效率（Fv/Fm）、PSII的实际光能转化效率（PSH）、最大电子传递效率（rETRmaX变化与植物秸秆浸提液浓度呈负相关性。水稻组水绵属细胞PSII降低了96.74%,再力花组降低了96.17%;水稻组水绵属细胞Fv/Fm后降低了96.58%,再力花组降低了82.24%;水稻组水绵属细胞rETRmaXW低了84.56%,再力花组降低了43.40%）。接下来对丝状绿藻在受到植物化感物质提取物胁迫前后的细胞显微亚显微结构变化进行观察分析，初步推断了其作用靶向位点依次为：色素体、呼吸作用酶系统、光合作用酶系统、细胞质膜。最后尝试采用色谱分离和核磁共振的方法进行这两种植物化感物质提取物的提取分离和鉴定实验。但由于实验条件摸索不明确，导致实验分离效果不理想，杂锋干扰较多，具体物质类型不明确，根据色谱