东海典型赤潮藻生长的生物、化学抑制作用研究
本论文针对目前东海海域赤潮频发的严峻形势和寻找有效而且对环境无害的控制赤潮的方法的迫切性，通过实验室模拟技术，聚焦于无毒易生物降解的天然代谢产物的抑藻活性、抑藻细菌的筛选及其抑藻作用的实验研究。首次开展了鼠李糖脂、吩嗪色素类细菌代谢产物对东海典型赤潮藻生长的抑制作用研究；进行了抑藻海洋细菌的筛选并分析讨论了抑藻细菌的抑藻活性；在鼠李糖脂生物表面活性剂抑藻作用及抑藻机理研究基础上，探讨了几种新型绿色化学表面活性剂对东海典型赤潮藻生长的抑制作用。取得了一系列重要的研究成果，为东海有害赤潮的生物、化学方法防治研究提供了一定的科学资料、理论依据及实践基础。
1)、论文首次探讨了铜绿假单胞菌O-2-2产鼠李糖脂生物表面活性剂对东海常见赤潮生物生长的影响及“灭杀”作用。并对鼠李糖脂的抑藻机理和选择性抑藻机理进行了详细的分析讨论。
①通过实验室培养实验，首次发现铜绿假单胞菌产鼠李糖脂在较低浓度下(3.0～4.0mg·L-1)，可以完全限制东海常见甲藻赤潮生物－东海原甲藻以及东海常见硅藻赤潮生物－尖刺拟菱形藻和双突角毛藻的生长。当其浓度达到7.0～10.0mg·L-1的浓度范围内时，可以完全限制东海常见硅藻赤潮生物－中肋骨条藻、旋链角毛藻、柔弱角毛藻和新月菱形藻的生长。此外，鼠李糖脂对赤潮异弯藻的生长也表现出了明显的抑制作用。当进一步增大鼠李糖脂的用量，鼠李糖脂可迅速溶解藻细胞，表现出了“灭杀”赤潮生物的功效。而在相同实验条件下，鼠李糖脂对青岛大扁藻等绿藻生长的抑制作用非常微弱或不能持久，表明鼠李糖脂的抑藻作用具有一定的选择性。
②鼠李糖脂胁迫下，赤潮藻细胞的显微结构及超微结构的变化表明，鼠李糖脂的抑藻(包括对赤潮生物生长的抑制和溶藻作用)机理为：具有亲水和亲脂两亲性结构的鼠李糖脂利用其疏水端插入藻细胞膜内，使细胞膜的脂质结构遭到破坏，导致细胞膜渗透性受到损伤。鼠李糖脂进入细胞内，进一步对细胞核膜、线粒体膜、高尔基体以及糙面内质网等细胞器的膜质结构造成类似损伤，进而对细胞内细胞器的结构和功能造成破坏，最终使得藻细胞彻底崩溃。
③就鼠李糖脂的抑藻效果与相应各海洋微藻的脂肪酸组成和含量的关系进行比较分析的结果表明，鼠李糖脂的选择性抑藻作用与各海洋微藻的生物膜脂肪酸组成尤其是其多不饱和脂肪酸的含量明显相关。即海洋微藻的多不饱和脂肪酸的含量越低，鼠李糖脂对其生长的抑制作用越强，反之亦然。
2)、本文在海水培养基中(改良的PB培养基)培养铜绿假单胞菌O-2-2，对其色素类代谢产物进行了分离提纯，并以东海原甲藻和裸甲藻为主要目标生物，首次考察了所得色素类代谢产物对海洋赤潮生物生长的影响，并进一步借助UV和GC-MS测试手段对色素类代谢产物的结构进行了初步分析。
①实验结果表明细菌产黄色色素在较低浓度下(4.0mg·L-1)，能有效抑制东海原甲藻的生长。相比较而言，细菌产蓝色色素的抑藻作用要弱一些，但该色素的浓度达到10.0mg·L-1时，也能完全抑制该赤潮生物的生长，而对裸甲藻生长的抑制作用非常微弱。此外，细菌产黄色色素对赤潮异弯藻的生长也表现出了明显的抑制作用，而细菌产蓝色色素对其生长影响不明显。在相同的实验条件下，两种色素对青岛大扁藻、亚心形扁藻和盐生杜氏藻三种常见绿藻以及湛江叉鞭金藻生长的抑制作用很弱或不能持久。表明细菌产色素类代谢产物的抑藻作用具有明显的种属特异性。
②借助UV和GC-MS测试手段对色素类代谢产物的结构进行了初步分析，结果表明两种色素为吩嗪类化合物，其中黄色色素主要为1-羟基吩嗪，蓝色色素主要为绿脓菌素。
3)、论文以东海海域为研究领域，以东海原甲藻为主要研究对象，进行了抑藻海洋细菌的筛选工作，分析讨论了抑藻细菌的抑藻活性。为东海原甲藻赤潮的生物方法防治研究提供了科学资料，为今后该赤潮的微生物方法治理做了一些前期工作。
①从东海发生东海原甲藻赤潮时的水样中分离富集了30余株形态结构差异较大的细菌，其中有13株细菌对该赤潮生物的生长表现出了显著的抑制作用，各细菌对东海原甲藻生长的抑制率在65～90％之间。而且细菌的抑藻作用与细菌的起始密度密切相关，细菌的起始密度达到1.12～1.42×108cell·mL-1时，各海洋细菌对东海原甲藻的生长表现出了明显的抑制作用，低于这个密度值，则对赤潮生物生长的影响不明显。
②在相同实验条件下，各细菌对青岛大扁藻、盐生杜氏藻和湛江叉鞭金藻等非赤潮生物以及东海另一种典型硅藻赤潮生物－中肋骨条藻的生长没有影响或者影响非常微弱，表明所得细菌可以选择性地抑制东海原甲藻的生长。
4)、本文首次就烷基糖苷和几种季铵盐类新型化学表面活性剂对东海常见赤潮生物生长的影响进行了系统的分析讨论。主要探讨了各类表面活性剂的抑藻效果、抑藻范围，抑藻机理、选择性抑藻机理。为开发新型绿色表面活性剂用于防治有害赤潮的应用研究提供了一定的理论依据和实践基础。
①通过实验室培养实验，结果表明烷基糖苷可以选择性地抑制东海原甲藻的生长甚至溶解消除该赤潮生物。各种烷基糖苷的抑藻作用随其烷基链的增长有所增加。季铵盐类新型阳离子表面活性剂的抑藻作用较烷基糖苷的抑藻作用更为明显，价格更低廉。各种季铵盐在较低的浓度范围内，可完全抑制东海原甲藻、塔玛亚历山大藻以及中肋骨条藻等东海常见赤潮生物的生长。此外，各类化学表面活性剂对赤潮异弯藻生长的抑制作用也较明显，但在相同的实验条件下，对青岛大扁藻和亚心形扁藻两种常见绿藻生长的抑制作用较弱或不能持久。
②各化学表面活性剂的抑藻作用因表面活性剂类型的不同而异，但各表面活性剂对不同门类海洋微藻生长的抑制作用强弱趋势较一致，基本上按下列顺序逐渐减弱：甲藻门≈黄藻门→硅藻门→绿藻门，表明各化学表面活性剂的抑藻作用具有一定的选择性。
③烷基糖苷胁迫下，赤潮藻细胞的显微结构及超微结构的变化表明，烷基糖苷的抑藻机理与鼠李糖脂类似。通过对各化学表面活性剂的抑藻效果与相应各海洋微藻的脂肪酸组成及含量的关系进行比较分析，结果证实各化学表面活性剂的选择性抑藻作用也与各海洋微藻的生物膜脂肪酸组成尤其是其多不饱和脂肪酸的含量明显相关。
东海赤潮;赤潮藻;细菌代谢产物;抑藻细菌;新型表面活性剂;生长抑制;选择性;不饱和脂肪酸
中国海洋大学
博士
海洋化学
王修林
2005
中文
S944.349;Q949.2;S482.892
185
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）