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UV-C辐照对典型藻类生长抑制效果与机理研究

陶益  
【摘要】:本论文选取蓝藻藻种铜绿微囊藻、绿藻藻种椭圆小球藻、普通小球藻、斜生栅藻等作为典型藻类,研究了不同藻密度条件下UV-C辐照对藻细胞生长的抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术、实时荧光定量PCR技术等方法,确定抑制生长且膜损伤影响小的UV-C辐照剂量范围,通过测定藻细胞生理活性及光合作用的影响以揭示抑藻的动态机制,比较了所实验藻种对UV-C辐照的敏感性,现场调查深圳荔枝湖治理工程中组合工艺的控藻效果及局限性,提出UV-C辐照抑藻的应用思路。 UV-C辐照能显著抑制铜绿微囊藻的生长。对于初始藻密度为105~107个·mL-1的铜绿微囊藻,采用50~200 mJ·cm-2 UV-C辐照,能够抑制藻细胞增长,抑制期为5~15 d。UV-C辐照的抑制效果与辐照剂量有关,与初始藻密度无关。20~50 mJ·cm-2 UV-C辐照后,超过80%的藻细胞保持细胞膜完整。100~200 mJ·cm-2 UV-C辐照后70~90%的细胞破裂。 深入研究了UV-C辐照的抑藻机理,光合蛋白的编码基因转录过程首先受到抑制;其次水溶性色素容易受到损伤,影响光能捕获和传递过程;D1蛋白受到损伤,降低电子产率和传递速率,影响能量转化和电子传递过程。藻细胞能够应急启动修复机制,但不足以弥补损伤程度。当水溶性色素位点损伤加剧,光能捕获和传递过程进一步降低;D1蛋白损伤加剧,电子产率和传递速率迅速降低,影响ATP合成及CO2固定,细胞生长所需的能量和有机物供给不足,使藻细胞生长受到抑制。藻细胞代谢活性受到辐照影响,但其程度较光合作用受影响的程度低。藻细胞内活性氧物质得到产生和积累,形成氧化压力,也是藻细胞受到损伤的机制之一。 UV-C辐照使椭圆小球藻、普通小球藻、斜生栅藻等增速变缓,但无致死影响。3种绿藻对UV-C辐照的敏感性显著低于铜绿微囊藻。 传统组合工艺的控藻效果比较差,提出采用移动式UV-C辐照技术抑制藻类生长,实现藻类生物量的原位控制。


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