挺水植物對(duì)城市景觀水體銅綠微囊藻化感抑制作用與機(jī)理研究.pdf

1、本文以景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化為主要研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化基本概念和污染現(xiàn)狀的闡述，總結(jié)了治理景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的物理、化學(xué)、生物技術(shù)，并通過(guò)分析對(duì)比重點(diǎn)闡述了運(yùn)用生態(tài)-生物修復(fù)技術(shù)來(lái)治理城市景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化及其影響機(jī)制。基于生態(tài)-生物修復(fù)技術(shù)治理景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化原理，選取中國(guó)南方城市景觀水體中常用的兩種挺水植物慈姑（Sagittaria trifolia）和荸薺（Eleocharis dulcis），通過(guò)植物種植水、植物浸提液、共培養(yǎng)等

2、三種方式研究慈姑和荸薺對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響，并進(jìn)一步選取抑藻效果較好的荸薺作為化感物質(zhì)提取對(duì)象，考察其化感物質(zhì)的抑藻效果及抑藻機(jī)制，得出以下主要研究結(jié)論：
　　（1）慈姑種植水、慈姑浸提液、荸薺種植水、荸薺浸提液均對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)具有抑制作用。荸薺種植水對(duì)銅綠微囊藻的最高抑制率達(dá)到了57.04%；慈姑種植水對(duì)銅綠微囊藻的最高抑制率達(dá)到了55.45%；慈姑浸提液對(duì)銅綠微囊藻的最高抑制率達(dá)到了89.30%；荸薺浸提液對(duì)銅綠微囊藻的

3、最高抑制率達(dá)到了91.40%。兩種植物浸提液對(duì)銅綠微囊藻的抑制作用都呈現(xiàn)出隨濃度升高抑制作用增強(qiáng)的效果，其中荸薺浸提液的抑藻效果強(qiáng)于慈姑。就實(shí)際應(yīng)用效果而言，浸提液的抑藻方式優(yōu)于種植水，且荸薺浸提液的抑藻效果稍強(qiáng)于慈姑，可優(yōu)先考慮荸薺浸提液進(jìn)行抑藻。
　?。?）慈姑與銅綠微囊藻共培養(yǎng)條件下對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞的葉綠素a含量有明顯的抑制作用，對(duì)照組藻細(xì)胞葉綠素a含量在6d的時(shí)間里從331.11μg.L-1上升到531.85μg.L-1，

4、上升了60.62%；而慈姑與銅綠微囊藻共培養(yǎng)中，藻細(xì)胞的葉綠素a含量由327.14μg.L-1下降到263.16μg.L-1，下降了19.55%。在培養(yǎng)過(guò)程中藻細(xì)胞丙二醛（MDA）含量明顯增多，第5d共培養(yǎng)組銅綠微囊藻細(xì)胞 MDA含量達(dá)到6.89μg.protein-1，是同時(shí)間對(duì)照組的5倍。共培養(yǎng)組中銅綠微囊藻細(xì)胞超氧化物歧化酶（SOD）活性、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，以及谷胱甘肽（GSH）含量都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而培養(yǎng)液中的

5、pH值在培養(yǎng)期內(nèi)不斷升高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，ROS的過(guò)量積累導(dǎo)致藻細(xì)胞抗氧化酶體系損傷，造成藻細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化作用是銅綠微囊藻細(xì)胞死亡的重要原因。本研究從藻細(xì)胞的生理角度證明了慈姑與銅綠微囊藻共培養(yǎng)條件下造成的銅綠微囊藻細(xì)胞氧化損傷是藻細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制的重要機(jī)理。
　?。?）荸薺與銅綠微囊藻共培養(yǎng)條件下對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞的葉綠素a有明顯的抑制作用，對(duì)照組藻細(xì)胞葉綠素 a含量在6d的時(shí)間里從331.11μg.L-1上升到531.85μg

6、.L-1，上升了60.62%；而荸薺與銅綠微囊藻共培養(yǎng)中，藻細(xì)胞的葉綠素a含量由365.04μg.L-1下降到282.15μg.L-1，下降了22.70%。藻細(xì)胞MDA含量明顯增多，第4d，實(shí)驗(yàn)組MDA含量達(dá)到最高值5.88μg.protein-1，是同時(shí)間對(duì)照組MDA含量的3.23倍。SOD活性、CAT活性，以及GSH含量都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而培養(yǎng)液中的 pH值在培養(yǎng)期內(nèi)不斷升高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，ROS的過(guò)量積累導(dǎo)致藻細(xì)胞抗氧化酶

7、體系損傷造成藻細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化作用是銅綠微囊藻細(xì)胞不斷死亡的重要原因。本研究從藻細(xì)胞的生理角度證明了荸薺與銅綠微囊藻共培養(yǎng)條件下造成的銅綠微囊藻細(xì)胞氧化損傷是藻細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制的重要機(jī)理。
　?。?）對(duì)荸薺皮組分進(jìn)行大類成分分析后發(fā)現(xiàn)，荸薺皮中含有包括皂甙、生物堿、甾體、萜類、黃酮類及其甙、強(qiáng)心甙、香豆素及其甙、糖及其甙、鞣質(zhì)、有機(jī)酸、酚類在內(nèi)多種化合物。采用不同極性的有機(jī)溶劑提取荸薺皮，并通過(guò)抑藻圈實(shí)驗(yàn)對(duì)乙酸乙酯提取物、正丁醇

8、提取物、氯仿提取物和石油醚提取物的抑藻能力進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯提取物對(duì)銅綠微囊藻的抑藻活性最強(qiáng)。薄層層析（TLC）分離提純荸薺皮提取物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯、氯仿、甲醇混合溶劑對(duì)荸薺皮提取物的分離效果最好，因此選擇乙酸乙酯、氯仿、甲醇按不同體積比配制成不同的混合溶劑作為柱層析分離提純的洗脫劑。通過(guò)硅膠柱層析對(duì)抑藻物質(zhì)進(jìn)行兩次分離純化，得到具有最強(qiáng)抑藻效果的組份7，對(duì)組份7進(jìn)行GC-MS分析鑒定荸薺皮有效抑藻成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，共得到甾

9、醇類、黃酮類、有機(jī)酸類和酯類等四類有機(jī)化合物。
　?。?）分析鑒定出的荸薺黃酮類化感活性物質(zhì) C15H12O6對(duì)應(yīng)的外源化合物圣草酚能夠抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)，證明黃酮類化合物C15H12O6是荸薺所含有的化感物質(zhì)成分之一。圣草酚的半數(shù)效應(yīng)濃度是1.12×10-7mg.cell-1。圣草酚添加量為8mg.L-1時(shí)，抑藻率達(dá)到96.76%，已基本殺死培養(yǎng)基內(nèi)銅綠微囊藻。通過(guò)對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞抗氧化酶體系SOD與CAT、丙二醛（MDA）、