海洋微藻之间的化感作用研究进展

化感作用(Allelopathy)又称他感作用或相生相克,这一术语是由Moish(1937)最早提出的,用来指植物间的有益和有害的相互作用。Rice(1984)曾把它定义为:“一种植物,包括微生物通过产生化学物质并排至环境中而对另一种植物或微生物产生直接和间接的有害效应。”但是事实上,大量的自然现象和实验表明,植物释放的化学物质由于浓度、作用对象等因素的不同,既可以产生抑制效应,又可以产生促进效应。因此,Rice(1986)后来又认可了Molish(1937)最初提出的定义,并且还对促进效应方面作了综合评述,认为: Allelopathy是指一种植物通过向环境释放某些化学物质，在其周围形成一个微环境区域,从而促进或抑制该区域内其他植物生长的现象。国际化感作用学会(International Allelopathy Society)在1996年修订了Molish(1937)的定义,将化感作用定义为包括植物、藻类、细菌和真菌在内的生物产生的次生代谢产物对生物和农业系统产生的影响。这个定义包括了促进和抑制两方面的作用。 实验室研究和自然环境中的证据表明, 化感作用在陆地生态系统、淡水和海水生态系统中都广泛存在, 包括微藻、大型藻和被子植物在内的所有初级生产者都能产生和释放化感物质。 海洋微藻之间的化感作用正被越来越多的海洋科研工作者关注, 其中重要的一个原因是发生赤潮时, 化感作用可能是赤潮藻在竞争中取得优势地位的重要因素之一。许多赤潮藻分泌的次级代谢产物对其他藻类产生致死或抑制作用(Wolfe, 2000;王悠,2006)。赤潮藻分泌的毒素有些是分解的产物, 有的是自身储存的能量物质, 很多毒素有化感作用(Turneretal.,1997)。海洋藻类化感作用的研究将会为赤潮发生、演替机理的阐明和赤潮的生态调控提供新的思路。 本文作者综合国内外相关文献, 分别从化感作用的研究方法、化感物质的化学性质、影响化感物质产生和作用的因素、化感物质的作用机理和化感作用在群落演替中的作用等方面系统介绍海洋微藻之间化感作用研究的现状, 并提出今后海洋微藻化感作用的研究展望。     

红树植物根系分泌物壬二酸对海洋原甲藻的影响

一般认为植物根际微生物的生物量高于非根际,这与植物根际分泌多种物质有关。不同种类的红树林内出现不同程度的林内富营养化现象,浮游藻类生物量很高,认为这部分地与红树植物根系分泌物(Root Exudates,REs)对林内生物的调控作用有关。红树植物根系分泌物是调控红树林生态效应的关键因素之一。壬二酸(Azelaic acid)是初次在红树植物中检测到的一种二元羧酸类根泌物,选用壬二酸和海洋原甲藻(Prorocentrum micans)为代表,以不同浓度壬二酸培养藻,在藻生长周期内定期观测其密度、形态、胞内甘油含量、色素含量等指标,进行室内红树植物根系分泌物对藻类的影响作用的初步的机理实验。主要结果如下:在低浓度0.5~1.5 mg/L时,壬二酸可作为营养物质被藻细胞所吸收。而在较高浓度2和4 mg/L时,壬二酸主要起化感抑制作用。细胞膜的脂质过氧化导致胞内甘油含量上升,色素体产生应激反应,色素合成量加大,特别是多甲藻黄素含量增加。通过细胞代谢产生更多的内含物质,如淀粉粒和脂肪,导致液泡增大。色素体是应激反应和抗逆作用的重要细胞器之一。由于壬二酸可以较低浓度出现较高的抑制效应,因此对红树林内的生态效应非以营养效应而以化感效应为主。红树植物根系分泌物对林内生态具有一定的调控作用,应加强野外条件下的红树植物多种根系分泌物的混合效应原位试验。     

四种海洋藻华甲藻与红色赤潮藻的化学互感作用(allelopathy)初步研究

化学互感作用或化感作用(allelopathy)在浮游植物的种群相互作用及动力学过程中起着重要的调节控制作用,已经成为有害藻华生态学研究中的重要领域。但在被研究的种类和化感作用的规律等方面还存在众多空白。本研究选取分离自中国和美国近海的重要藻华甲藻多环旋沟藻(Cochlodinium polykrikoides)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)、短沟别什莱藻(Biecheleria brevisulcate),在相同的试验条件下(72 h共培养)观察其与另一种常见的藻华甲藻红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)的化感作用。实验结果显示化感效应随种类和特别是起始细胞密度比率而分别表现为抑制或促进共存种的生长。与起始细胞密度为500个/m L的红色赤潮藻共培养时,多环旋沟藻起始密度为250个/m L时促进红色赤潮藻生长,米氏凯伦藻苏澳株和短沟别什莱藻在细胞密度低于1 000个/m L时促进红色赤潮藻生长,同时起始密度为5 000~50 000个/m L的剧毒卡尔藻被红色赤潮藻促进生长。但是,米氏凯伦藻深圳湾株在细胞密度500个/m L以上时均抑制红色赤潮藻生长,多环旋沟藻在起始密度大于250个/m L时开始抑制红色赤潮藻生长,且抑制效应在起始密度2 500个/m L时接近100%。米氏凯伦藻的化感作用在不同株系间表现出显著差异。结果说明有害藻华甲藻之间的化感作用表现出复杂的形式,随着作用的种类和互相之间的密度比率变化而有互相促进、抑制或一方抑制(或促进)另一方等作用,这对进一步认识藻华甲藻的种群动力学具有重要意义。     

海洋微塑料作为生物载体的生态效应

随着海洋塑料垃圾的不断增多, 海洋微塑料作为一种新型的海洋污染物逐渐受到重视。目前关于微塑料来源分布及分析方法的认识较为普遍, 大部分研究注重于海洋生物误食微塑料、微塑料吸附及释放有毒物质的环境及生态效应, 而微塑料作为微生物、附生动植物的载体作用仍有待研究。文章综述了微塑料作为生物载体的三个作用: 1) 聚集作用。微塑料表面易覆盖生物膜形成微型生物群落, 为基因水平移动提供场所, 可能引发致病基因、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, 简称ARGs)的转化、转导。2) 扩散作用。来源于污水的微塑料上可能附着生长着有害藻种、致病菌耐药菌或其他生物, 随水流移动到适宜区域, 可能引发赤潮或导致致病菌及耐药菌的传播扩散, 形成生物入侵。3) 首次提出微塑料的“捕食增强作用”概念, 即有机物、营养盐、生物群落聚集在微塑料颗粒上可提高捕食者的捕食效率, 从而促进海洋动物摄食微塑料, 进而加剧微塑料颗粒对海洋生物的毒理病理作用。文章着重阐述了“微塑料+生物”的生态效应。     

黄花水龙化感物质对铜绿微囊藻生长及藻毒素产生和释放的影响

本文研究了黄花水龙化感物质对铜绿微囊藻生长的抑制作用及其最佳抑藻浓度范围,以及对微囊藻毒素(MC-LR)产生和释放的影响。结果表明:黄花水龙化感物质在培养7d内对铜绿微囊藻(FACHB-905)具有较强的抑制作用,半效应质量浓度(EC50,7d)值为47mg/L,但抑制效果会随时间的延长而减弱。黄花水龙化感物质的最佳抑藻浓度范围为50—75mg/L,藻细胞培养4—7d内相对抑制率达50%—95%。同时发现整个培养期间,黄花水龙化感物质对MC-LR的胞外释放无显著影响。培养7d后,单位藻细胞内MC-LR的含量随黄花水龙化感物质浓度的增加而升高,16d后无显著影响。藻细胞培养液中MC-LR总量不会增大。由此可知,利用黄花水龙化感物质抑制铜绿微囊藻,既能有效控制藻细胞生长又不会促进藻毒素的释放,生态安全性高,可应用至实际水体水华处理中。     

丛枝菌根真菌(AMF)在土壤固碳中的作用

传统观点认为,丛枝菌根真菌(AMF)与维管植物共生,且在植物生长的同时有助于将植物光合作用的产物转化为难降解有机物,其释放的球囊霉素还可以促使土壤团聚的形成,使土壤中的碳能够更好地封存,从而有利于土壤中碳的固定。特别是在未来CO_2浓度升高的环境更加有利于AMF的生长,科学家推测它能在土壤固碳方面起到关键作用。但是,目前微生物的研究提出了与传统认识相悖的观点,由于激发效应的存在,在CO_2浓度升高后,AMF很可能会帮助土壤中的腐食性生物获取到营养物质,并且会帮助植物摄取更多的NH+4,这使腐食性微生物的代谢活动更加积极。最后,这些腐食性微生物分解的碳超过其固定的碳,形成了碳的净亏损。综述了目前AMF与土壤固碳相关的研究进展,总结了AMF在土壤固碳过程中的作用,提出了今后需加强的研究内容。     

水生入侵植物对常见水华的抑藻效应及其影响机理

为促使水生入侵植物的资源化利用以减少其对环境的危害,本文选取我国3种常见水生入侵植物,即水浮莲(Pistia stratiotes)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)作为研究对象,研究不同的植物化感作用方式(植物种植水抑藻、植物粗提物抑藻)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)这3种常见水华微藻生长的抑制作用差异及其影响机理。结果表明,3种植物的种植水和粗提物均对不同微藻表现出选择性抑制作用,且种植水的抑藻效果总体强于粗提物。其中以空心莲子草种植水对铜绿微囊藻的抑制作用最强,共培养第7天藻细胞光密度OD750值下降78.19%,叶绿素a(chl a)含量下降96.61%。铜绿微囊藻在空心莲子草种植水影响下,藻细胞的呼吸速率先升高后降低,光合速率逐渐降低,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)等抗氧化酶的活性,以及蛋白质和膜脂过氧化产物丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量均呈现先升高后降低的趋势,由此可知铜绿微囊藻在共培养过程中受到了明显的胁迫和伤害。而在共培养第11天,实验组的胞外藻毒素含量较对照组仅增加8.69%,差异不显著(P0.05),说明空心莲子草种植水在有效抑制铜绿微囊藻生长的同时不会促进藻毒素的释放,具有较好的生态安全性。     

微生物对土壤中镉的固定作用

镉是一种重要的环境污染物,它通过沉淀作用、磷酸肥料的使用等排放到农田中。由于镉具有较高的蒸气压,因此,人为排放的镉大部分来自工业的挥发。排放到大气中的镉通过沉积作用转移到植物、土壤及水体中。在污染的土壤中镉被植物吸收并且在植物体内富集,通过这种机制镉进入了食物链。镉是一种诱导有机体突变的物质,能对动物和人类产生有害影响,并能够抑制植物的光合作用,因此,环境中镉的存在一直被人们所关注。     

海洋卡盾藻对青岛大扁藻的化感作用及其对UV-B辐射的响应

本研究以海洋微藻——赤潮藻海洋卡盾藻(Chattonella marina)与饵料藻青岛大扁藻(Platymonas helgolandica var.tsingtaoensis)为研究对象,采用单培养和共培养的方法,研究二者间的竞争关系,并在此基础上研究海洋卡盾藻去藻过滤液和藻细胞裂解液对青岛大扁藻的化感作用,同时进一步探讨两种海洋微藻间的化感作用对UV-B辐射增强的响应。结果显示:共培养条件下,海洋卡盾藻在2个高浓度下对青岛大扁藻的生长产生显著抑制(P0.05);海洋卡盾藻去藻过滤液和藻细胞裂解液对青岛大扁藻的生长也具有显著抑制作用(P0.05),且藻细胞裂解液的抑制作用更强,说明海洋卡盾藻对青岛大扁藻产生化感作用,且通过细胞间直接接触传递的化感物质多于通过介质传递的。不同密度比例的2种藻共培养组用UV-B辐射(2.16J/m2)处理后,海洋卡盾藻对青岛大扁藻生长的化感作用有所减弱。     

海藻中类胡萝卜素抗超氧自由基活性研究

在植物组织内，类胡萝卜素除具有集光功能外，还具有其他的重要生物学功能，类胡萝卜素作为光保护剂可抵抗光、氧和光敏色素的有害作用，也可作为化学反应物抵抗细胞所产生的化学物质引起的氧化损伤，保护光合系统免受光动力敏化作用的破坏。类胡萝卜素光保护作用的主要机制如下:(1)类胡萝卜素对三重线态敏化剂的淬灭；(2)类胡萝卜素对1O2的淬灭；(3)类胡萝卜素对自由基反应的抑制，它的这种生物学活性在医学领域也具有重要的应用价值。胡萝卜素在生物系统中的保护作用包括失活由电激活的单线态氧(1O2)，失活反应性的化学物质如过氧化物自由基和烷氧基，这些自由基产生于细胞内，并可能会引起有害的氧化作用。类胡萝卜素的保护功能与直接的抗氧化活性或与对细胞内抗氧化水平的调节有关(Krinsky，1990)。对于类胡萝卜素清除脂类过氧化物自由基的能力和作用机理已经进行了详细的研究(Burton et al.，1984; Burton, 1989; Terao，1989; Palozza et al.，1992b; Tsuchihashi et al.，1995)，但对于类胡萝卜素清除超氧阴离子自由基的能力尚未见有详细研究报道。本文以邻苯三酚自氧化体系作为超氧自由基的发生体系，对海藻中分离纯化制备的类胡萝卜素清除该种自由基的能力进行了初步的探讨。     

黄河三角洲退化湿地微生物特性的研究

本研究通过DAPI染色法、FDA染色法和稀释平板法对黄河三角洲退化湿地微生物特性进行研究,在分析土壤盐度和植物根际效应对微生物特性影响的基础上,探讨了微生物群落的垂直分布特征,并对可培养耐盐微生物进行了初步分离。结果表明,土壤盐度与微生物数量、活性及多样性呈显著负相关性(P<0.01)。耐盐细菌在耐盐微生物中占绝对优势,放线菌次之,真菌最少;微生物群落具有明显的垂直分布特征,数量、活性和多样性均随土层深度的增加而下降。五种植物(碱蓬、柽柳、芦苇、白茅、茵陈蒿)根际微生物群落的数量、活性及多样性明显高于非根际微生物群落;与柽柳、芦苇、白茅、茵陈蒿相比,碱蓬的根际效应最强。这些结果可为进一步开发利用滨海湿地微生物资源,形成修复退化湿地盐碱化土壤的植物-微生物耦合系统提供必要的理论依据。     

球等鞭金藻与4种海洋微藻间的化感作用

利用交叉培养的方法,研究了球等鞭金藻与纤细角毛藻、牟氏角毛藻、新月菱形藻和三角褐指藻等4种海洋微藻间的化感作用。并利用高效液相色谱分析了这4种海洋微藻的胞外滤液萃取物。结果表明,(1)球等鞭金藻胞外滤液浓度大于40%时,显著抑制三角褐指藻、新月菱形藻和牟氏角毛藻的生长,而对纤细角毛藻的生长则有明显的促进效果,但当胞外滤液浓度大于80%时则对纤细角毛藻的生长也表现出抑制作用。纤细角毛藻、新月菱形藻、牟氏角毛藻的滤液浓度大于40%时,对球等鞭金藻表现出显著抑制作用,三角褐指藻胞外滤液浓度大于80%时才能抑制球等鞭金藻的生长。(2)4种海洋微藻胞外滤液的萃取物能明显抑制球等鞭金藻的生长。(3)纤细角毛藻、牟氏角毛藻、新月菱形藻和三角褐指藻的胞外滤液分别包含8种、5种、6种和7种物质,同时结果还表明4种海洋微藻产生的抑制球等鞭金藻生长的化感物质并不相同。     

海洋病毒在微生物食物环中的重要作用

自从Azam(1983)等提出“微生物食物环”(Mi-crobialloop)的概念以来,微生物在海洋生态系中对物质循环和能量流动过程所起的重要作用已成为海洋生态学的研究热点。Billen,G.等(1987)认为,浮游藻类、细菌、异养鞭毛虫和小型纤毛虫在微生物食物环中扮演主要角色:浮游植物初级生产所释放的溶解有机碳(DOC)被细菌利用,而细菌又被异养鞭毛虫和小型纤毛虫所吞噬。目前,由于对病毒在海洋生态系中重要作用的新认识,这一基本物流途径的完备性已受到质疑。病毒的介入使得微生物食物环中的物质流向更为复杂化,如图1所示。许多研究表明,病毒对传统意义…     

益生素在水产养殖中的应用

1　益生素的由来20世纪初人们开始利用细菌来治疗人类和动物肠道疾病,早为人知的是Ellinger1980年、Sandine1979年用嗜酸乳杆菌和乳酸杆菌来防止大肠杆菌感染。Hidu1963年发现有益细菌可改善养殖水体环境,促进动物的生长。Parker1974年首次使用“Probiotic(s)”一词来描述给动物使用的有益微生物,其定义为:有助于肠道菌群平衡的微生物和物质。在1994年的德国汉堡研讨会上,学者们将Probiotics狭义地定义为“改善微生物和酶的平衡,或刺激特异性和非特异性免疫机制的活菌和(或)死菌(包括组分和产物)”[1]。Austin等用细菌、光合细菌、酵母菌…     

闽江河口入侵植物互花米草对短叶茳芏的化感效应

外来植物入侵问题是当下生态安全和生物多样性的研究热点.研究其入侵机制对制定相应的防控措施具有重要意义.选用外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)的根、茎、叶3种构件,分别提取其水浸液为处理液(0.325 g/cm3),通过设置室内模拟实验,揭示其对闽江河口土著种短叶茳芏(Cyperus malaccensis)植株生长的影响.结果表明:互花米草的根、茎及叶浸提液对短叶茳芏的不同生长指标具有不同程度的化感作用.互花米草浸提液处理3个月后,根、茎及叶浸提液对短叶茳芏的分蘖数、叶面积均具有一定的抑制作用,但仅叶浸提液对分蘖数和叶面积的抑制作用分别达到显著水平和极显著水平,根及茎浸提液的抑制作用均不显著;茎浸提液对短叶茳芏的株高具有一定的促进作用,根及叶浸提液对短叶茳芏的株高具有一定的抑制作用,但三者的作用强度均未达到显著水平;根浸提液对短叶茳芏的根系活力具有轻微的促进作用,茎及叶浸提液对短叶茳芏的根系活力具有显著抑制作用;根、茎及叶浸提液对短叶茳芏的综合化感效应均表现为抑制作用,根与茎浸提液的综合化感效应相当,均小于叶浸提液的综合化感效应.     

藻类中植物生长素的研究

植物生长素(auxins)是指能引起与(吲哚乙酸IAA)有同样作用的物质的总称(山田长雄等,1997),作为植物激素(phytohormones)的一种,它广泛存在于水生、陆生植物中,对其生产发育起着至关重要的生物活性作用。相对于高等植物,藻类植物生长素的研究起步较晚。本文综合了国内、外相关文献,对藻类中的植物生长素的研究作了较为全面系统的综述。     

渤海胶州湾两水域浮游植物生物量与环境因子的探讨

海洋生物与其所栖息的环境密切相关。自养生物吸收利用水中的无机态元素C,H,O,N,P,Si,Fe等(有的尚包括一定量的有机态化学物质)变为有生命的有机体;异养生物捕食植物或动物来构成机体和维持生命;生物异化作用及尸体分解,又将有机态物质变为无机态化学成分。因此,海洋生物离不开化学元素。元素在海洋中的循环,括包着生物体作用过程,除食物链化学物质外,还包括着生物栖息环境条件。例如:任何生物都有自己的适温范围;盐度与生物的渗透压有关;pH值大小对海藻吸收氮素形态有影响;铅、汞、砷及农药等对海洋生物有致病性。由此看来,海洋理化环境的研究,在元素地球化学及水产农牧化中均具有重要意义。     

应重视海洋污染生物监测新方法的研究

海洋污染生物监测是近几年才兴起的一种新方法,现就其现状、意义和发展趋势综述如下: 一、海洋污染生物监测的意义 正如联合国科教文组织海洋污染科学问题专家组(GESAMP)对污染所下的定义那样,污染意味着种种有害的影响。而这些有害影响     

海带硝酸还原酶活性的研究

一、前言 硝酸还原酶是植物氮代谢过程中一种很重要的酶。研究硝酸还原酶的活性可以了解植物氮代谢的水平。植物吸收硝酸盐后,必须在硝酸还原酶的作用下还原成亚硝酸盐,进一步再还原成氨,才能用来合成蛋白质。在还原过程中产生的亚硝酸根一部分被植物释放到溶液中去,硝酸还原酶活性越大,溶液中亚硝酸根越多,所以从溶液中亚硝酸根的数量可以判断硝酸还原酶活性的大小。     

俄罗斯核动力船只与生态环境

90年代初,人们开始极大的关注由酸雨、各种化学物质的排放(从杀虫剂、重金属到海洋和陆地上石油排放)对环境造成有害影响而引起的生态体系恶化。这些因素中的每一种都是人类造成的,尤其是最近几年。而生物圈到目前为止仍没有成功发展和完善防患这种影响的自我保护机制。由于核爆炸实验和核能运用领域事故造成的后果,特别是切尔诺贝利核事故引起的放射性环境污染问题引起了国际社会深深的忧虑。