光照和硝酸盐浓度对东海原甲藻和三角褐指藻释放挥发性卤代烃的影响

海洋中产生的挥发性卤代烃(Volatile Halocarbons,VHCs)是氯、溴和碘进入大气的重要载体。海洋藻类能够产生损耗大气中臭氧的VHCs,尤其是海洋微藻已被证明是大气中一些VHCs的主要贡献者。环境因素对海洋微藻产生VHCs的影响研究较少,本文主要研究了光照和硝酸盐浓度对微藻释放VHCs的影响。将海洋微藻东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)置于密封的玻璃容器中,并在不同光照条件(20 μmol/(m²·s)、70 μmol/(m²·s)和140 μmol/(m²·s))及不同硝酸盐浓度(1 mg/L、5 mg/L、10 mg/L和50 mg/L)下进行无菌单种培养,分析碘甲烷(CH₃I)、二溴甲烷(CH₂Br₂)、一氯二溴甲烷(CHBr₂Cl)和三氯乙烯(C₂HCl₃)4种VHCs的生产。采用吹扫−捕集气相色谱技术对其中的VHCs进行提取和分析。结果表明,光照强度和硝酸盐浓度会影响两种微藻对VHCs的释放,但是对不同VHCs的影响效果不同,其中CH₃I的释放受光照强度和硝酸盐浓度变化的影响比较显著。一定范围内,光照强度越大,两种微藻对CH₃I的释放量越大。适当的硝酸盐浓度(> 5 mg/L)在一定程度上促进了两种微藻对CH₃I的释放。     

剧毒卡尔藻与东海原甲藻间的化感作用研究

为研究剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)与东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)之间的化感作用,在f/2营养盐条件下,分别采用了混合培养及滤液培养的方法。结果表明:剧毒卡尔藻指数生长后期的无藻细胞滤液明显抑制了东海原甲藻的生长,而东海原甲藻滤液对剧毒卡尔藻的生长几乎无影响,化感作用作为重要的影响因素使剧毒卡尔藻获得竞争优势。将剧毒卡尔藻指数生长末期的无藻细胞滤液置于固相萃取(SPE) C18小柱,经吸附、不同比例的甲醇溶液洗脱,考察不同洗脱部分对东海原甲藻生长的影响,发现80%的甲醇洗脱部分明显抑制了东海原甲藻的生长。本研究为了解剧毒卡尔藻的竞争机制提供了重要的科学依据,今后将重点分析剧毒卡尔藻释放的有效抑制东海原甲藻生长的化感物质。     

东海原甲藻对中肋骨条藻的他感作用初探

在实验室内将不同生长期的东海原甲藻(Prorocentrum donghaienseLu)培养液滤液用切向超滤技术分级处理后,培养中肋骨条藻(Skeletonema costatum),发现东海原甲藻的滤液对中肋骨条藻的生长具有促进作用,不同生长期的东海原甲藻分泌物在粒级100 ku～0.45μm的培养液中对中肋骨条藻的促进作用最明显,表明东海原甲藻可以产生大小不同的可促进中肋骨条藻生长的他感物质,且在100 ku～0.45μm范围含量较大。东海原甲藻对中肋骨条藻的生长促进作用在不同生长期作用强度不同,促进作用最明显的是消亡期,其次为平台期,指数生长期的藻液是3种藻液中促进作用最小的。     

三角褐指藻与抑食金球藻的竞争及化感作用研究

为探明三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）对抑食金球藻（Aureococcus anophagefferens）是否具有化感作用,本研究以三角褐指藻和抑食金球藻为实验材料,研究了抑食金球藻在单培养和共培养条件下的生长情况及三角褐指藻培养滤液对其生长和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:三角褐指藻对抑食金球藻有明显的化感抑制作用。在单培养体系中,抑食金球藻的生长曲线可用逻辑斯谛增长模型拟合,随着起始密度的增加,环境容量（K）逐渐减小,而抑食金球藻的种群瞬间增长率（r）、进入拐点时间及稳定期细胞密度均较为接近;当三角褐指藻与抑食金球藻以不同起始密度比共同培养时,抑食金球藻的生长均受到了显著地抑制（P<0.05）,但其抑制作用并未与三角褐指藻的密度呈明显的线性关系;滤液培养实验发现,10 mL和15 mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长产生显著影响（P<0.05）,对其叶绿素荧光参数没有影响（P>0.05）,25 mL和35 mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长和叶绿素荧光参数均产生显著的抑制作用（P<0.05）,叶绿素荧光参数F_v/F_m、ΦPSⅡ、alpha的值降低,Ik的值增加,PSⅡ受到损害。     

化感作用对中肋骨条藻与东海原甲藻竞争演替的影响

为了检验化感作用对赤潮藻类生长和竞争的影响,对中肋骨条藻滤液进行了培养实验,结果显示中肋骨条藻滤液对其自身的生长呈现出化感抑制现象,而且抑制作用在磷限制条件下尤为显著。自化感作用的程度与藻的生长阶段有关,指数期滤液对中肋骨条藻的抑制作用比衰亡期滤液略强。不同滤液添加比例实验进一步验证了中肋骨条藻自化感作用的存在。降解实验表明在某些机制的作用下,化感物质会随时间而发生降解。在所有的滤液培养实验中,中肋骨条藻对东海原甲藻的生长没有明显影响,这可能是由于东海原甲藻对滤液中的化学物质有较强的耐受能力。中肋骨条藻滤液的共培养实验结果显示,中肋骨条藻与东海原甲藻表现出演替现象,东海原甲藻最终获得竞争优势。实验结果表明化感作用可能会影响中肋骨条藻和东海原甲藻的竞争演替。     

海洋原甲藻与三角褐指藻混合培养条件下的种群生长与氮磷营养盐变化

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohl)和海洋原甲藻(Prorocentrum mi-cans)为实验种研究了硅藻与甲藻在混合培养的环境中其各自的种群密度变化以及相应水体中氮磷营养盐变化。结果显示,在单独培养或与海洋原甲藻共同培养的条件下,三角褐指藻均表现出明显的营养盐吸收优势,种群生长迅速。相对而言,海洋原甲藻对营养盐的吸收速率明显较低,而且在与三角褐指藻共同培养的水体中一直处于竞争劣势;但有海洋原甲藻存在的水体中,三角褐指藻较单独培养时具有更高的生长速率和高的生物量,海洋原甲藻的存在可能促进三角褐指藻的生长。     

光-暗循环中三角褐指藻和具齿原甲藻快速光曲线的变化

利用脉冲振幅调制叶绿素荧光仪研究了光一暗循环中三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum和具齿原甲藻Prorocentrum dentatum的快速光曲线变化。在光一暗循环中2种藻的快速光曲线呈周期性变化,但具齿原甲藻的最大相对电子传递速率始终快于三角褐指藻,前者是后者的1．8—2．6倍。照光后三角褐指藻和具齿原甲藻的光合参数α和Pm迅速上升到最大值,在随后的光照期间α和Pm逐渐下降,经12h暗适应后恢复到初始值,呈明显的周期变化。这种变化可能受外界光强和生物节奏双重调节。光系统Ⅱ的有效量子产量随光合有效辐射（PAR）升高而下降,但在光照期间PAR较低时存有效在量子产量随PAR升高而升高的现象,这可能是由“状态转换”或叶绿体呼吸引起的。在光-暗循环中,2种藻的α均有较高的变异系数,说明利用固定光合参数计算初级生产力得到的误差中α的贡献较大。     

三角褐指藻滤液提取物对东海原甲藻和盐藻生理特性的影响

在实验室培养条件下,利用流式细胞仪从细胞生长、细胞大小、细胞膜完整性、酯酶活性等方面分别研究了三角褐指藻（Phaeodactylum triconutum）滤液提取物对东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）和盐藻（Dunaliella salina）为期6 d生物培养过程中生理特性的影响。结果表明,三角褐指藻滤液乙酸乙酯提取物对东海原甲藻表现出强烈的生长抑制作用,荧光检测显示,其能刺激细胞体积的增大,导致部分藻体细胞膜受损,酯酶活性在短时间内增强,随后受到显著抑制。而提取物对盐藻的生长抑制并不明显,盐藻细胞体积没有受到影响,细胞膜保持了高度完整,酯酶活性在第6天时才受到抑制作用。以上分析表明,东海原甲藻对三角褐指藻滤液乙酸乙酯提取物更加敏感,特殊的细胞内部结构特征有利于化感物质进入东海原甲藻的体内,直接导致藻细胞的死亡。化感物质引起的不同的生理响应中,酯酶活性指标具有更好的敏感性,是在环境压力下生物自我保护的一种应急方式。     

东海原甲藻藻华和台湾暖流种源关系的进一步研究

近20 a来,东海近岸海域频繁爆发了大规模的东海原甲藻藻华,造成了该海域生态系统的严重失衡。2013年前的调查研究显示东海原甲藻藻华发源于台湾暖流锋面,随台湾暖流锋面入侵近海而发展扩大,但受调查范围限制未能明确该藻华最早发生位置。本研究往南扩展了调查断面,于2013年春、夏季,在24°N～30°N海域进行了4次大面调查。结果显示东海原甲藻藻华最早发生于台湾海峡北端,且随台湾暖流锋面推进向北及近岸扩展。这不仅再次证实了台湾暖流锋面为东海原甲藻藻华的发生提供种源,而且明确了在东海区域东海原甲藻藻华最初发生的位置。这为该藻华的监控提供了重要的科学依据,为其他类似藻华的发生、发展提供了参考。     

东海原甲藻与塔玛亚历山大藻种群增长过程与种间竞争研究

针对我国东海2种重要赤潮肇事生物东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和塔玛亚历山大藻(Alexan-drium tamarense)进行了种群增长过程和种间竞争的实验研究。结果表明,单种培养时,不同氮磷比对东海原甲藻和亚历山大藻种群增长过程没有明显的影响,但是会影响其最终的细胞密度;在混合培养时,营养盐组成比例不同对东海原甲藻和塔玛亚历山大藻的种间竞争过程有影响,但不会影响其最后竞争结果。竞争物种的细胞起始密度对种间竞争结果有明显的影响,P.donghaiense和A.tamarense的接种细胞密度比为2 000∶100和2 000∶200时,东海原甲藻占优势;当接种细胞密度比为4 000∶400时,塔玛亚历山大藻占优势。     

三角褐指藻紫外线诱变及高产EPA藻株选育

利用紫外诱变法对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)进行诱变育种。实验得到三角褐指藻的最佳紫外辐射剂量为18 W的紫外灯距离藻液35 cm照射15 min。通过单细胞分离技术获得1株突变株UP1,与出发藻株相比,突变株UP1的EPA产量提高10.2%。研究了诱变株的最适生长及产EPA的条件,结果表明UP1在NaNO_3 75 mg/L,p H 7.5,昼夜温度17~15℃,接种量为10%时培养7天,具有最大的生长速率和EPA产量。探讨了诱变株的遗传稳定性,结果表明诱变株可稳定遗传。     

不同状态浒苔对东海原甲藻生长的影响

近年来富营养化等海洋污染现象日益加重,我国近海每年都会暴发浒苔绿潮和微藻赤潮现象。本文在实验室模拟条件下,研究了不同状态不同含量的浒苔（Ulva prolifera）,即浒苔新鲜藻体、浒苔培养液和浒苔干粉末与东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）共培养时产生的竞争抑制作用。结果表明,浒苔新鲜藻体、浒苔培养液和浒苔干粉末在初始质量含量大于1 g/L的条件下都会对东海原甲藻产生抑制作用,浒苔干粉末的抑制强度远远超过浒苔培养滤液和浒苔新鲜藻体。在二者共培养时,出现了“低促高抑”的现象,即浒苔含量较低时会促进东海原甲藻的生长,而高含量的浒苔则抑制东海原甲藻的生长,且抑制作用随浒苔含量的升高而增大。浒苔对东海原甲藻的这种抑制作用,一方面可能来自于营养物质的竞争和消耗,另一方面可能来自于浒苔释放的化感物质对东海原甲藻产生的影响。利用浒苔对东海原甲藻的抑制作用,可为东海原甲藻赤潮的生物防治提供一种思路与方法。     

东海原甲藻抗体的制备及酶联免疫检测方法的建立

通过制备针对东海原甲藻细胞破碎物的多克隆和单克隆抗体,建立了基于双抗体酶联免疫分析定量检测东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的检测方法。利用该方法对单一藻种、混合藻种和现场样品中的东海原甲藻进行检测的结果与镜检结果相一致,最低检测限度为1×103 cells/m L。该方法的建立对中国近海赤潮暴发的实时监控具有重要意义。     

防污剂Irgarol 1051对三角褐指藻生长及生理特性的影响

为研究防污剂Irgarol 1051对微藻生长及生理生化特性的影响,以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为材料,分析了Irgarol 1051对P.tricornutum生长、叶绿素a含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量等的影响。结果表明:Irgarol 1051可抑制P.tricornutum的生长,并诱导其产生耐受性;P.tricornutum中叶绿素a、可溶性蛋白质含量及SOD酶活力等均随Irgarol 1051质量浓度的增加而升高,以维持其生长和生理状态;随着Irgarol 1051质量浓度的升高,藻细胞中MDA含量显著增加,表明细胞中活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)过量积累,这将破坏藻细胞的膜结构与功能。研究结果将为探讨Irgarol1051对微藻的效应机制及其环境风险评价提供数据资料和科学依据。     

温度和光照对三角褐指藻的生长及岩藻黄素含量的影响

岩藻黄素(fucoxanthin)是一种特殊的类胡萝卜素,具有许多显著的功效和很高的应用价值。三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)是一种海洋硅藻,是一种可用于提取岩藻黄素的合适材料。作者以三角褐指藻的生物量、光合活性和岩藻黄素含量为指标,研究了不同的温度(20℃、25℃、30℃)、不同的光照强度(12800 lx、7200 lx、4000 lx)和不同光质(红光、蓝光、绿光)对三角褐指藻的生长及岩藻黄素含量的影响。实验结果表明,25℃对三角褐指藻的生长没有影响,但提高了岩藻黄素的含量,30℃对三角褐指藻的生长及岩藻黄素积累均有抑制现象;12800 lx、7200 lx的光照强度都可促进三角褐指藻的生长及岩藻黄素含量的升高,其中,7200 lx的光照强度对三角褐指藻的生长及岩藻黄素含量的提高更加显著;红光条件可促进三角褐指藻的生长和提高三角褐指藻的岩藻黄素含量,而绿光和蓝光抑制三角褐指藻的生长,并导致三角褐指藻的岩藻黄素含量降低。因此,25℃、7200 lx和红光的培养条件是三角褐指藻生长和岩藻黄素积累的最适宜条件。     

光质对三角褐指藻光保护过程的影响

光能一方面驱动光合作用固定二氧化碳,另一方面当光能过剩就会对光合细胞产生氧化性损伤,甚至导致细胞死亡。硅藻等光合生物通过叶绿素荧光非光化学淬灭(NPQ)把过剩的光能转化为无害的热,达到保护细胞的目的。硅藻NPQ的诱导受硅甲藻黄素循环调节,并且与众多环境因子密切相关。作者通过对海洋环境的模拟,研究了不同光质下三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)受到的影响测定并比较了红、绿、蓝3种单色光处理的三角褐指藻响应高光胁迫时的NPQ及硅甲藻黄素循环的差异。叶绿素荧光的结果显示,在相同的胁迫性强光和胁迫时间内,蓝光下处理的三角褐指藻形成的NPQ更高,而且胁迫阶段淬灭的荧光在低光阶段恢复的更快。色素测定的结果显示,3种单色光下处理的三角褐指藻的硅甲藻黄素循环的环脱氧比(DEPS)与对照组没有显著差异。实验结果表明,蓝光对三角褐指藻响应高光、形成NPQ至关重要。     

不同培养条件对三角褐指藻生长及其生物活性成分积累的影响

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,比较了Na NO3、NH4HCO3和CO(NH2)2为氮源的两种培养基(m L1和ASW培养基)对其生长和生物活性成分(岩藻黄素、金藻昆布糖和二十碳五烯酸(C20:5,EPA))时相积累的影响,同时分析了脂肪酸组成和总脂含量的变化。结果表明:以m L1培养基培养时,三角褐指藻的生物质质量浓度明显高于ASW培养基培养时的生物质质量质量浓度,尿素优于其他两种氮源,最大生物质质量质量浓度为3.7 g/L。不同培养条件下岩藻黄素含量的时相变化规律一致,均随着培养时间的延长呈现先增加后减少的趋势,其最高积累量分别为:13.27 mg/g(Na NO3)、13.23 mg/g(CO(NH2)2)和13.89 mg/g(NH4HCO3)(m L1);13.2 mg/g(Na NO3)、14.92 mg/g(CO(NH2)2)和13.6 mg/g(NH4HCO3)(ASW),由此可知氮源对岩藻黄素积累量影响不大。金藻昆布糖含量随着培养时间延长逐渐增加,其最大积累量分别为9.82 mg/g(NH4HCO3)(m L1)和8.59 mg/g(Na NO3)(ASW)。不同培养条件下其总脂含量变化不显著,均在培养末期达到最大值,分别为24.18%(NH4HCO3)(m L1)和23.79%(Na NO3)(ASW);其主要脂肪酸组成为:豆蔻酸(C14:0)、棕榈酸(C16:0)、棕榈油酸(C16:1)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、花生一烯酸(C20:1)、木焦油酸(C24:0)和EPA,其中,EPA含量随着培养时间延长逐渐下降,尿素最有利于EPA的积累。     

Uptake and metabolism of arsenate by anexic cultures of the microalgae Dunaliella tertiolecta and Phaeodactylum tricornutum

Axenic cultures of the microalgae species, Dunaliella tertiolecta and Phaeodactylum tricornutum were grown at arsenic (As) concentrations typically found in uncontaminated marine environments ( 2 µg L^− 1) under different phosphorus concentrations. D. tertiolecta accumulated higher arsenic concentrations (mean: 13.7 ± 0.7 µg g^− 1 dry mass) than P. tricornutum (mean: 1.9 ± 0.2 µg g−1 dry mass). Media phosphorus concentrations (0.6–3 mg/L) had little influence on microalgae growth rates or arsenic accumulation. Arsenic was present as lipid bound (29–38%; 4.2–9.5%), water-soluble (20–29%; 26–34%) and residue bound (41–45%; 57–69%) arsenic species in D. tertiolecta and P. tricornutum respectively. Hydrolysed lipids contained mostly glycerol arsenoribose (OH- ribose), dimethylarsinate (DMA) and inorganic arsenic (As(V)) moieties. Water-soluble species of microalgae were very different. D. tertiolecta contained inorganic arsenic (54–86%) with variable amounts of DMA (7.4–20%), arsenoriboses (5–25%) and traces of methylarsonate (MA) ( 1%). P. tricornutum contained mostly DMA (32–56%) and phosphate arsenoribose (PO₄-ribose, 23–49%) and small amounts of OH-ribose (3.8–6.5%) and As(V) (9–16%). Both microalgae contained an unknown cationic arsenic species. The residue fractions of both microalgae contained predominately inorganic arsenic (99–100%). These results show that at natural seawater arsenic concentrations, both algae take up substantial amounts of inorganic arsenic that is complexed with structural elements or sequestered in vacuoles as stable complexes. A significant portion is also incorporated into lipids. Arsenic is metabolised to simple methylated species and arsenoriboses.     

除草剂草丁膦抗性基因bar作为三角褐指藻基因工程选择标记的研究

研究了三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)对氯霉素、卡那霉素、青霉素、链霉素、潮霉素5种抗生素和一种除草剂草丁膦的敏感性,发现三角褐指藻对草丁膦非常敏感,用统计学分析法得出了其72h半致死质量浓度为22mg/L。通过基因枪法将携带草丁膦抗性基因bar的载体pSVB导入三角褐指藻细胞中,通过草丁膦筛选成功获得了抗性藻细胞,PCR检测获得阳性结果,提示草丁膦更适合用于构建安全、高效、廉价的三角褐指藻表达系统。