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低价磷酸盐对铜绿微囊藻生长的影响

张娟  
【摘要】:磷是富营养化的限制性因子之一,多年来一直是研究的热点。虽然人们对于磷对富营养化的研究已经取得了很大进展,但是这些研究通常只考虑正磷酸盐的作用,很少考虑到低价态磷对富营养化所产生的影响。低价态磷酸盐近些年来受到了很大关注,一方面早期地球生命起源认为可溶性高的亚磷酸盐可能是生物可利用磷源的前驱物,许多生物都具有利用低价磷酸盐的能力;另一方面低价磷酸盐在工农业尤其是农业上作为化肥、农药的广泛使用对环境的影响引起了越来越多的关注。 太湖是受人类活动影响严重的湖泊水域,它的富营养化问题引起了国内外学者的广泛关注,铜绿微囊藻是太湖水域水华优势种之一。本实验室在太湖底泥间隙水中检出低价磷酸盐(H2P03-,+3价)并筛选出可利用低价磷酸盐的细菌,证实了其在湖泊中的普遍存在。基于此,研究低价磷酸盐对铜绿微囊藻生长的影响对于揭示不同形态磷对水华藻类生长的贡献具有重要的意义。 本文采用室内模拟方法,选取铜绿微囊藻7806作为受试藻种,重点研究了亚磷酸盐和草甘膦对铜绿微囊藻生长的影响,主要结论如下: 1.亚磷酸盐和草甘膦能够利用过硫酸钾氧化成正磷酸盐再经钼锑抗比色法间接测定。亚磷酸盐、草甘膦与钼锑抗试剂直接反应检出的正磷酸盐比例小于5%。亚磷酸盐经过磷酸钾氧化—钼锑抗法测定的标准曲线:y(mg P/L)=2.17x(A700)-0.01(R2=0.998,n=6)。采用这一方法测定了亚磷酸盐在藻类BG-11培养基中的稳定性,发现亚磷酸盐放置21 d没有发生氧化。次磷酸盐由于自发快速氧化不能采用这一方法测定。 2.分别考察了亚磷酸盐单独及其与正磷酸盐共同作用对铜绿微囊藻生长和光合作用的影响。结果发现,0~54.4 mgP/L浓度范围内的亚磷酸盐不能作为铜绿微囊藻的唯一磷源,初始接种量为1.0×106个/mL时,最高藻数量不超过2×106个/mL。亚磷酸盐和正磷酸盐共同作用时,铜绿微囊的细胞数量和叶绿素a含量主要依赖正磷供给量变化。0~0.5 mgP/L正磷酸盐条件下,加入5.44 mgP/L亚磷显著促进叶绿素a合成,增加Fv/Fm比值,但细胞数量增加不明显。细胞内总磷和胞外碱性磷酸酶活性测定表明,亚磷酸盐可以进入细胞,但是不参与细胞生长,亚磷在细胞缺磷下抑制碱性磷酸酶活性。 3.研究了低价有机磷(草甘膦和草甘瞵异丙胺盐)作为磷源能否被铜绿微囊藻利用。一定浓度的草甘膦和草甘膦异丙胺盐都能够单独作为铜绿微囊藻的磷源。添加0~5 mgP/L的草甘膦时,铜绿微囊藻细胞数量和叶绿素a浓度随草甘膦浓度增加而增大。5 mgP/L的草甘膦能够极大促进铜绿微囊藻生长,初始接种量为1.0×106个/mL时,细胞数最高达14×106个/mL,最大叶绿素a含量可达0.3mg/m3。而草甘膦异丙胺盐在1 mgP/L时铜绿微囊藻生长达到最大,达9×106个/mL,最大叶绿素a含量可达0.2 mg/m3。5mgP/L则导致铜绿微囊藻死亡。考察细胞总磷和胞外碱性磷酸酶活性发现,胞外碱性磷酸酶活性能够有效指示细胞磷缺乏状态。细胞内总磷含量除在0.01 mgP/L组和无磷组很高,0.1~5 mgP/L草甘膦组的细胞总磷相差不大,0.01~0.5 mgP/L的草甘膦异丙胺盐组的细胞总磷相差不大。同时,在0.5 mgP/L正磷酸盐供给下,5.44 mgP/L的草甘膦也能够使细胞叶绿素a增加,光合效率增强。


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