一氧化氮对三种海洋微藻生长的作用规律研究

【摘要】： 一氧化氮(Nitric Oxide, NO)是一种气体小分子自由基,也是具有多种生理功能的生物信号分子,它广泛存在于动物、植物和微生物等各种生物有机体中。目前NO已成为全球医学界、生物学界以及化学界等领域研究的热点问题之一。但是,NO在海洋中的研究,尤其是对海洋浮游植物生长的影响却很少有人研究,只有本实验室有若干相关研究成果的报道。此外,近年来频繁发生的沙尘暴和赤潮对我国的大气和海洋环境造成了巨大的破坏。由于沙尘暴粒子富含多种重金属元素以及其迁移性,沙尘暴与海洋的相互作用正引起大气和海洋界研究人员的关注。因此开展沙尘暴粒子无机成分──硒(Selenium,Se)对海洋浮游植物生长影响的研究,对全面了解沙尘暴对海洋生态系统的影响具有一定意义。本论文选取纤细角毛藻,小新月菱形藻和赤潮异弯藻三种海洋微藻为研究对象,对纤细角毛藻通过一次性加入和每天两次加入不同浓度的NO,对小新月菱形藻和赤潮异弯藻通过一次性加入和每天一次加入高浓度的NO,以及加入不同浓度Se(IV)等培养条件,进行NO和Se(IV)对两种微藻生长影响的培养实验,初步从化学角度探讨了加入高浓度NO和Se(IV)对海洋浮游植物生长的具体影响规律;同时通过ISO-NO Mark II NO测定仪,利用美国World Precision Instruments 2005年生产的ISO-NOPMC微传感器来检测外源高浓度NO在小新月菱形藻藻液中的浓度变化情况。主要结论如下: (1)一次性加入不同浓度NO或每天两次加入不同浓度NO,对纤细角毛藻的生长显示出不同程度的促进或抑制作用,这与本实验室以前的研究结果一致。这也说明“NO阈值”在海洋浮游植物中存在的普遍性。 (2)外源NO对微藻的生长起两种相互竞争而又相互关联的作用。一次性加入1.4×10-6 mol /L的NO,起初抑制了微藻生长,随着藻液中NO浓度衰变大约10-8～10-9mol/L,在促进微藻生长的“NO阈值”范围,因此表现出促进作用。上述抑制-促进作用,是“高浓度NO阈值”区的特征;在低浓度NO阈值区主要特征是促进作用。 (3)每天一次加入1.4×10-6～4.2×10-5mol/LNO,对赤潮异弯藻和小新月菱形藻均有抑制作用,微藻的生长周期缩短,其生长曲线由“S型”逐渐向“峰型”,甚至“水平直线型”变化。 (4)在小新月菱形藻培养液中多次加入1.4×10-6mol/LNO,小新月菱形藻生长曲线呈台阶型,这进一步验证了NO对海洋浮游植物生长影响的两个阈值的存在。 (5)外源Se(IV)对赤潮异弯藻和小新月菱形藻的生长有一定影响,也是在高浓度时起抑制作用;低浓度时起促进作用。与一般的微量元素的作用规律相似。 (6)每天两次加入低浓度NO(1.4×10-9mol/L),能缓解Se(IV)对赤潮异弯藻和小新月菱形藻的毒性作用,这可能与自由基的清除和抗氧化能力有关。 上述实验结果主要探讨了外源高浓度NO对海洋浮游植物生长的影响规律,为进一步研究NO对海洋浮游植物生长影响的化学动力学提供了实验基础和依据,对研究NO在氮的海洋生物地球化学循环中的地位和作用有重要意义。同时,还初步研究了沙尘暴粒子中的无机成分──硒对海洋浮游植物生长的影响规律,使我们在研究沙尘暴粒子对海洋生态系统的影响中有了一个良好的开端。