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《中国科学院研究生院(水生生物研究所)》 2005年
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溶解态磷酸酶与微生物活性在湖泊富营养化过程中的作用

宋春雷  
【摘要】:本文描述了长江中下游不同营养类型湖泊和池塘中溶解态磷酸酶的活性及其稳定性以及微生物活性的时空分布格局,探讨了溶解态磷酸酶与微生物在湖泊富营养化过程中的作用。长江中下游十余个湖泊溶解态磷酸酶在时间与空间方向上均具多样性,故在湖泊磷循环过程中可能具有特异的作用。武汉关桥池塘上覆水、间隙水与沉积物有机质能诱导具不同动力学特征的高活性溶解态磷酸酶,同时引发厌氧状态,这双重因素均有利于生物可利用性磷的迅速释放,从而促进水华的形成。因此,高活性的溶解态磷酸酶与水华的发生有关。溶解态磷酸酶行为的多变使其活性与稳定性的研究极具困难,胶团酶学方法的引入能有效避免微生物对溶解态磷酸酶活性与稳定性分析的干扰,且使酶活性的表现更具原始性。实验结果证实了该法用于湖泊溶解态磷酸酶研究的可行性。从酶在胶团中的动力学行为以及对温度、pH 与抑制剂的应答方式上看,东湖表层水与间隙水溶解态磷酸酶具有类似特征,而两者与上覆水中的溶解态磷酸酶明显不同,这种异质性可能因酶来源的差异所致。富营养化湖泊或湖区底层溶解态磷酸酶在胶团中的活性与稳定性明显较高。受W0、温度及pH 影响的稳定性的变化反映出酶分子大小、构象与活性基团等方面的特征,故不同营养水体溶解态磷酸酶可能互为同工酶,高且稳定的磷酸酶同工酶能通过对内源磷负荷的贡献促进湖泊富营养化过程。不同营养类型湖泊中细菌大小颗粒的磷酸酶活性均低,而藻类颗粒大小的磷酸酶活性通常占有较大比例,这种现象的可能解释是细菌附着在藻类大小的颗粒上,且表现高酶活性。另一方面,与湖水相比,太湖各采样点沉积物在细菌形态上更具多样性。湖水与沉积物中的细菌均主要以自由生活的方式存在,水中的附着细菌极少,而沉积物中的附着细菌明显较多。自由生活菌的胞外酶活性往往偏低,故其数量虽多,但相应大小的颗粒所表现的酶活性却低。相反,附着菌的数量虽少,但其酶活性甚高,与此相联系的大颗粒则随之表现出高酶活性。太湖未疏浚区表现出明显的富营养化特征。不同湖区的磷酸酶活性与富营养化程度密切相关,高且稳定的溶解态磷酸酶以及好气性细菌、无机磷与有机磷细菌等微生物种群的变
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