不同无机氮浓度下三角褐指藻藻际细菌群落变化研究

藻际环境细菌和微藻间存在着独特的生态关系,它们可以通过转化和交换浮游植物分泌的有机质来影响其生理和代谢。尽管一些功能微生物在藻际环境的营养循环中具有重要作用,例如氮代谢,但是关于细菌群落与共生藻类如何响应环境中氮营养条件的改变目前并不十分清楚,其对于我们了解全球营养物质循环、藻华的形成以及生态系统功能至关重要。本文基于16S rRNA基因的高通量测序技术,分析了不同形态、不同浓度无机氮培养条件下三角褐指藻藻际环境中相关细菌群落的多样性和群落结构。系统发育分析结果表明,变形菌（Proteobacteria）和拟杆菌（Bacteroidetes）是所有样品中的优势菌,占序列总数的99.5%。同时发现,不同氮浓度培养条件下,细菌群落结构随微藻丰度的变化而改变。氮浓度及形态的变化对菌群结构的影响不显著。此外,γ-变形菌纲中三种细菌（Marinobacter;Algiphilus;Methylophaga）的相对丰度在氮限制培养条件下明显增加,它们可能在共生体系的氮转化过程中具有重要作用。     

影响三角褐指藻生长的生态因子间关系及其调节效应

运用 3× 3× 2析因试验 ,研究NO3 N质量浓度、光照强度和温度间的相互关系及其对三角褐指藻 (Phaeodactylumtricornutum)生长的调节效应。结果表明 :NO3 N以抛物线方式控制藻的生长 ,光照强度主要影响藻的指数生长期 ,对稳定态细胞密度影响减弱 ,温度升高有助于生长。当温度为 2 0℃ ,NO3 N质量浓度分别为 14 .7和 14 .6mg/L ,光照强度分别为5 36 4 .0和 4 0 35 .4lx时 ,藻相对生长率和细胞密度达到最大值 ,分别为 0 .6 5 15d-1和10 10 .7× 10 4/mL。光肥效应、温肥效应和光温效应存在于藻类生长过程 ,并且起协调作用。增产效应随NO3 N含量增加而减少 ,随光照强度和温度的升高而增加     

不同的营养盐浓度对三角褐指藻生长的影响

在温度为２２±１℃,盐度为２８的条件下,用不同的营养盐浓度对青岛海洋大学微藻种质库保存的三角褐指藻Ｐｈａｅｏｄａｃｔｙｌｕｍｔｒｉｃｏｒｎｕｔｕｍ进行培养。实验结果表明,相对生长率最高的最优水平组合为：硝酸钠浓度为１５０ｍｇ／Ｌ,磷酸二氢钠浓度为３５．２ｍｇ／Ｌ,硅酸钠浓度为２４０ｍｇ／Ｌ,微量元素浓度为ｆ／２培养基中微量元素浓度。经过７天的培养,细胞最高密度可达４９６８．７５ｃｅｌｌ／ｍＬ。     

不同无机氮浓度下中肋骨条藻和三角褐指藻生长对生长环境pH的影响

海洋酸化是当前一个严重的环境问题,而海水pH的变化与微藻生长时对溶解无机碳的吸收有关。在室内条件下采用生理生态学方法,研究中肋骨条藻Skeletonema costatum和三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum在不同无机氮水平下生长到最大生物量时培养液pH的变化。结果表明,培养液无机氮浓度从10μmol.L-1上升到200μmol.L-1过程中,2种微藻的叶绿素浓度和最终pH均呈上升趋势。培养液pH的增加量与无机氮的消耗量呈正相关关系,培养液pH的增加量与溶解无机碳的消耗量也呈正相关关系。     

汞对三角褐指藻的毒性

汞对三角褐指藻一次培养毒性实验表明,当无机汞(HgCl_2)浓度为5μg/dm~3时能抑制细胞分裂,汞浓度达到80μg/dm~3,则细胞完全停止分裂。甲基汞浓度为1μg/dm~3时能抑制细胞分裂,浓度为25μg/dm~3时,则完全抑制细胞分裂。有机络合剂对无机汞有解毒作用,这表明汞的毒性与汞在溶液中形态有关。根据实验结果,分析讨论了汞对三角褐指藻的毒性机理。无机汞和甲基汞对细胞毒性的差别,可能与它们同细胞膜的结合及传输方式不同所致。     

三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum的亚硝酸盐释放及其生态学意义

本文在藻类不同生长时期、光照、黑暗和光照+DCMU以及不同硝酸盐浓度、温度和pH条件下,研究了环境因子对三角褐指藻亚硝酸盐释放的影响。研究结果表明:三角褐指藻在光照、硝酸盐浓度大于10μmol/L、温度范围18～22℃和pH为8左右条件下,亚硝酸盐释放速率最大。亚硝酸盐在特定条件下的释放对于我们了解海洋中由浮游植物产生的亚硝酸盐第一最大层的形成机制有着十分重要的意义。     

三角褐指藻对铜离子长期暴露的生理响应

探讨了不同浓度Cu2+长期暴露对三角褐指藻生长、光合作用、呼吸作用和色素含量等生理特性的影响。结果表明:三角褐指藻在较低浓度下(0.25mg·L-1,0.5mg·L-1)生长受到刺激,而在高浓度下(1.5mg·L-1)则下降。叶绿素荧光参数有效光化学效率(Yield)与最大光化学效率(Fv/Fm)对Cu2+非常敏感,它们均随Cu2+的升高而显著下降;Cu2+暴露对光合作用速率也具有抑制作用;而在Cu2+长期暴露下,类胡萝卜素含量比对照组高,但提高的程度随Cu2+浓度升高而下降。这些结果说明,叶绿素荧光参数可以作为三角褐指藻受到Cu2+胁迫的灵敏指标;光合作用与生长并不耦合;类胡萝卜素含量和呼吸作用速率升高可能能够降低Cu2+对三角褐指藻的毒性。     

半连续培养氮磷浓度、更新率对三角褐指藻采收量的影响

采用均匀设计,在室温下研究了半连续培养中氮、磷浓度,更新率对三角褐指藻采收量的动态变化关系。结果显示,对１６ｄ更新期,氮、磷浓度分别在０．５～３５．９ｍｇ／Ｌ和０．３～１２．１ｍｇ／Ｌ范围对采收量无影响,但氮浓度在８ｄ前宜用０．５ｍｇ／Ｌ。更新率增加,藻浓度下降,藻生长率增长。据１６ｄ方程,最适更新率为１８．２％,每ｍｌ培养体积日采收量可达６６７０００细胞。     

铜对三角褐指藻(Phacodactylum tricornutum)的毒性

研究了铜对近岸海水中三角褐指藻的毒性。铜离子活度(a_(cu))的阈值为10~(-9.1)mol/dm~3,此时藻的单位生长率(μ)不受a_(cu)影响;acu使μ降至零时为10~(-7.0)mol/dm~372小时EC_(50)值约为10~(-7.4)mol/dm~3。得出μ与a_(cu)间的线性关系,a_(cu)的范围由阈值至刚大于零生长率所对应的a_(cu)值,可通过线性关系式得出。     

砷对三角褐指藻、叉边金藻生长率的影响

研究了砷对近岸水中三角褐指藻和叉边金藻的毒性，其阈值分别为１０＾－４．１ｍｏｌ／ｄｍ＾３和１０＾－４．９ｍｏｌ／ｄｍ＾３。根据活性点模式计算砷与两藻的结合常数为６９２．５和９８９．７。砷对叉边金藻的毒性作用不受磷酸盐浓度影响；砷对三角褐指藻的毒作用随磷酸盐浓度降低而受到抑制。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

137Cs对三角褐指藻生长及叶绿素荧光特性的影响

滨海核电站排放的低放射性污染物对海洋浮游生物及其生态系统的辐射影响日益受到人们关注。为探讨人工放射性核素对海洋浮游藻类的辐射效应机制,研究了放射性~(137)Cs暴露下电离辐射对海洋浮游藻类三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的形态、生长速率以及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,三角褐指藻在放射性为1 000 Bq/dm~3比活度的~(137)Cs处理组、CsCl对照组和空白组的比生长速率均值分别为0. 600/d、0. 600/d和0. 610/d,组间差异不显著(p 0. 05)。在叶绿素荧光特征的影响方面,随培养时间的延长~(137)Cs暴露下的三角褐指藻F_o、F_m呈上升趋势; F_v/F_m、F_v/F_o、NPQ呈先上升后趋于稳定的趋势,其稳定范围分别为0. 5～0. 6、1. 0～1. 4和0. 7～1. 1; Q_p呈现先下降后稳定的趋势,其稳定范围为0. 5～0. 6。通过差异显著性比较分析处理组和对照组、空白组的比生长速率和叶绿素荧光特性参数无显著性差异。研究结果可为海洋放射性污染的预防和治理提供理论依据和实际参考。