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溶藻细菌对藻类的生理生态效应及作用机理研究
史顺玉
Subtype博士
Thesis Advisor刘永定
2006-05-15
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral水生生物研究所
Keyword溶藻细菌,门多萨假单胞菌,嗜鳍黄杆菌,蜡样芽孢杆菌,葡萄球菌,绿色微囊藻,惠氏微囊藻,铜绿微囊藻,小颤藻,念珠藻,水华束丝藻,月芽藻,斜生栅藻,椭圆小球藻,水华鱼腥藻,极大螺旋藻,点形念珠藻,浮游颤藻,斜生栅藻,色球藻,水华
Abstract针对我国水体富营养化及水华严重发生造成生态灾害的问题,探索浮游藻类控制、抑制水华发生的行之有效的途径是非常迫切的。在利用物理、化学和其它生物方法处理不甚理想的情况下,利用溶藻细菌控藻成为一个新的研究方向。溶藻细菌一般从湖泊水体直接分离,具有比较好的控藻效果,特别适合在水华发生初期使用,在短期内即可达到控制藻类生物量或阻止藻类大量增殖的效果。本研究分离筛选到四株高效的溶藻细菌,对其溶藻效应及机理进行了探索,推进了溶藻细菌对藻类的生理生态效应研究。 1.溶藻细菌的筛选、鉴定以及毒性检测。 1)在分离的58株细菌中,编号为DC10、DC21、DC22、DC-P的细菌菌株表现出较强的溶藻效果,因此以这四株细菌作为试验材料进行以下研究。 2)经中国典型培养物保藏中心鉴定,这四株细菌分别为门多萨假单胞菌Pseudomonas mendocina、葡萄球菌Staphylococcus sp.、蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus以及嗜鳍黄杆菌Flavobacterium branchiophila。 3)通过对细菌的毒性检测发现,细菌DC21具有比较强的毒性,而细菌DC10、DC22及DC-P未产生毒素。 2.测定溶藻细菌的作用范围。 1)试验发现,细菌DC10对选用的绿色微囊藻、惠氏微囊藻、铜绿微囊藻、小颤藻、念珠藻、水华束丝藻等6种蓝藻以及绿藻门的月芽藻和斜生栅藻均有很强的溶藻作用。 2)细菌DC-P和DC22除了能溶解上述的三种微囊藻、水华束丝藻及小颤藻以外,还能溶解椭圆小球藻、水华鱼腥藻、极大螺旋藻以及点形念珠藻。 3)细菌DC21对上述的铜绿微囊藻、惠氏微囊藻、绿色微囊藻、念珠藻、水华束丝藻、月芽藻均有较大程度的溶解作用,但对浮游颤藻、斜生栅藻和色球藻的生长影响较小。 3.溶藻细菌对藻类生长及光合效能的影响。 1)溶藻细菌DC10、DC21、DC22及DC-P均能够强烈抑制藻类的生长,导致其叶绿素a含量或藻蓝蛋白含量显著下降。 2)溶藻细菌能够强烈抑制光合活性(由Fv/Fm值反映)。接入溶藻细菌后,藻类的Fv/Fm值剧烈下降或保持初始水平,而对照组的光合活性明显上升。 4.环境因子如温度、光照、pH以及氯化钙和硝酸钠的浓度对细菌溶藻效力的影响。 1)温度、pH以及氯化钙和硝酸钠的浓度对细菌DC-P 的溶藻效力具有较大影响,而光照对其影响较弱。在高温、酸性以及培养基中氯化钙和硝酸钠的浓度加倍的环境条件下,细菌DC-P的溶藻效力更强。 2)温度、光照、pH以及氯化钙和硝酸钠的浓度对细菌DC10的溶藻效力均有很强的影响。黑暗、低温、碱性以及培养基中氯化钙和硝酸钠的浓度加倍的环境条件,更利于细菌DC10溶藻。 3)温度、pH、光照以及氯化钙和硝酸钠的浓度对芽孢杆菌DC22的溶藻效力均有较大影响。在光周期(L:D=16:8)、高温、碱性以及培养基中氯化钙和硝酸钠的浓度加倍的环境条件下,细菌DC22具备更强的溶藻效力。 5.试验发现,溶藻细菌能够引起藻细胞膜脂过氧化及活性氧的大量积累,并激发藻细胞的抗氧化系统参与反应。 1)接入溶藻细菌后,藻细胞的丙二醛含量增高,说明其细胞膜脂过氧化。溶藻细菌引起藻细胞内活性氧的大量积累,后者是促使藻细胞死亡的重要原因。 2)保护自身免受其伤害,藻细胞内产生一些抗氧化酶类,通过提高其抗氧化酶的活性,增强其对有害活性氧的清除能力。但当藻细胞进一步氧化损伤,酶活性反受其衍生物的抑制,从而导致活性降低。 6.溶藻细菌作用机制的探讨。 1)细菌DC10、DC21的溶藻因子之一是其具有热稳定性的胞外分泌物,其溶藻成分的分子量范围分别为> 30 kDa和< 5 kDa,而细菌DC-P的溶藻成分可能是分子量范围在10- 30 kDa的一类亲水蛋白质。 2)细菌DC22首先接触水华束丝藻细胞壁的某些特定部位,降解其细胞壁,藻细胞内含物外溢。大约半分钟到一分钟后,整个细胞崩溃,死亡。除此之外,细菌DC22还引起水华束丝藻细胞的形态异常。 7.利用溶藻细菌技术进行野外控藻试验。 1)从滇池取水样置于玻璃水槽中,接入溶藻细菌第二天后,即可见溶藻效果。试验的第四天,水样即由浓绿变成乳白或浅土黄色。 2)藻细菌技术应用于云南滇池水体1500m3围隔,取得明显的控藻效果。接入溶藻细菌后,试验水体的透明度大幅度升高,叶绿素a含量及总磷含量显著降低。而总氮及COD含量,也有一定程度的降低。
Pages123
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12176
Collection学位论文
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GB/T 7714
史顺玉. 溶藻细菌对藻类的生理生态效应及作用机理研究[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所,2006.
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