中草药对铜绿微囊藻的抑制作用及机理研究
铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)水华的发生,导致养殖水环境恶化、对养殖对象造成危害,破坏水体生态环境平衡,为此本文研究了中草药对铜绿微囊藻的抑制作用及机理,为研制高效环保的铜绿微囊藻抑制剂提供参考。
本文以中草药化感物质抑藻的新理念为基础,通过一系列的抑制铜绿微囊藻毒性实验,筛选出抑藻能力较强的中草药黄连,并就其主要成分生物碱对室内外铜绿微囊藻、模拟微生态系统及主要环境因子对抑藻效果的影响进行实验研究,并对生物碱抑制铜绿微囊藻的机理从藻类光合作用、抗氧化系统及超微结构等方面进行了深入系统的研究。获得以下有价值的研究结果:
(1)首次筛选出高效的铜绿微囊藻抑制剂中草药黄连。室内毒性实验结果表明,黄连对铜绿微囊藻的有效抑制浓度为0.100％(W/V),96 h抑制率达到95.15％,线性方程为Y=1.6510-4.5192×C-0.008×T(Y:藻细胞密度,C:黄连浓度,T:作用时间)。
(2)揭示了黄连对铜绿微囊藻的抑制是通过其主要成分生物碱的化感作用完成的。实验结果表明,无论是从黄连中提取的还是工业合成的小檗碱对室内培养及天然生长的铜绿微囊藻均有很好的抑制效果,其中0.020％的小檗碱96 h时对室内培养及天然生长的铜绿微囊藻的抑制率均达90.00％以上。小檗碱对模拟微生态系统水体主要水化指标和其它浮游生物虽然也有不同程度的影响,但总体对养殖对象草金鱼(Carassius aurutus)的成活并没有产生明显的不良影响(p＞0.05)。实验表明,光照会降低小檗碱的抑藻效果,温度30℃,pH为11.5时降低抑藻效果,因此,可以使用0.020％的小檗碱在夜间水温低于30℃、pH低于11.5条件下控制铜绿微囊藻。
(3)比较系统地揭示了生物碱抑制铜绿微囊藻的机理。经生物碱处理后,铜绿微囊藻细胞超微结构和DNA受到破坏,藻细胞的类囊体数目开始减少,形态变得不规则,连接于类囊体上的藻胆体数目也相应减少,出现藻青素颗粒、质体小球及多磷酸盐体,铜绿微囊藻细胞膜及细胞壁出现破裂,使细胞膜选择通透性发生改变,光合作用受到抑制;藻胆蛋白各组分相对百分含量发生变化,Ca2+Mg2+-ATPase酶活性受到抑制,同时引起藻细胞氧化损伤,藻细胞MDA含量和O2-活性随生物碱浓度升高和处理时间延长而增加,低浓度的生物碱使SOD活性和GSH含量升高,高浓度的生物碱使二者降低。由此可见,生物碱可以破坏铜绿微囊藻细胞DNA和超微结构,改变藻细胞膜离子通透性,抑制Ca2+Mg2+-ATPase活性,使光合作用无法正常进行,引起O2-活性升高,降低SOD活性和GSH含量,进而导致膜脂质过氧化,使新陈代谢过程受抑制,破坏抗氧化酶防御系统,最终导致藻细胞死亡。
中草药;铜绿微囊藻;抑制机理;水体生态环境;化感物质;超微结构
中国海洋大学
博士
增殖养殖工程
张秀梅
2011
中文
X173
140
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）