水稻秸秆对蓝藻生长的抑制机理研究

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1、”台nSuADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctor／MasterofPhilosophyStateKeyLaboratoryofLakeScienceandEnvironment，NanjiingInstituteofGeographyandLimnology,ChineseAcademyofSciencesMay,2013致谢咖IIIIIIIIlUlIIIIII

2、IIIIIIII11Y2381586博士三年匆匆而过，心中无限感慨!仅以此文对长期以来支持我的家人、老师及朋友表示感谢!衷心感谢我的导师，孔繁翔研究员。导师在科研工作中严谨求实的科学精神和踏实的工作态度对我今后的科研工作产生了深刻的影响。导师不仅对我的论文提供了细心指导还为我的实验开展提供了良好的条件。在此，我谨向导师致以衷心的感谢!本论文工作得到了于洋老师、史小丽老师、阳振老师、张民老师、施丽梅老师和陈非洲老师的热情指导和帮助。此外在样品测试中受到了卢亚萍老师和龚伊老师的帮助。再次表示诚挚的谢意!感谢贾育红，余丽，赵旭辉，李胜男，蔡元锋，叶琳琳，李大

3、命，刘凌光，吴松涛，钱梦宇，段晓尘给予的帮助与合作!论文书写中得到了瑞典林奈大学的Hagstr6m博士和意大利锡耶纳大学的StevenA．Loiselle教授的帮助，在此表示衷心的感谢!非常感谢我的家人长期以来对我的关爱以及对我学业的大力支持，感谢姜广甲在博士期间的支持和帮助!苏文2013一05—12摘要水稻秸秆被认为是一种可以抑制铜绿微囊藻水华的环境友好型生物材料，但是关于其抑藻机制尚不明确。为了深入了解水稻秸秆抑藻机制，本文利用流式细胞仪和藻类叶绿素荧光仪(Phyto．PAM)进行了对铜绿微囊藻细胞生长、活性(酯酶活性、膜电位和膜完整性)、光合作用

4、和细胞大小为期15d的监测。结果显示，水稻秸秆浸出液(RiceStrawExtract,RSE)浓度为2．0．10．09-L。1(干重)时，RSE对藻的抑制效果可长达15d，藻细胞生理和形态的响应受暴露时间影响。实验第ld，RSE影响了藻的细胞膜电位、细胞大小和叶绿素荧光强度，暴露7d后，RSE进入细胞溶质，影响了酯酶活性和光合活性，之后藻细胞生理(酯酶活性和光合作用)开始恢复，最终细胞仍保持活性。本文说明水稻秸秆对铜绿微囊藻生长的作用是抑制性的而非致死性的。研究了RSE对4种蓝藻(有毒和无毒铜绿微囊藻、有毒水华鱼腥藻、鱼害微囊藻)和3种常见绿藻(羊角

5、月牙藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻)生长抑制作用的选择性。RSE浓度为2．0．10．09·L-1(干重)时，可以显著抑制蓝藻的生长，同时强烈影响了藻细胞的叶绿素荧光强度和细胞大小。有毒水华鱼腥藻、鱼害微囊藻、有毒和无毒铜绿微囊藻的7dEC50分别为1．72、2．21、2．92和5．729·L_(干重)。暴露于RSE的蛋白核小球藻和斜生栅藻，有群体形成；而对羊角月牙藻来说，当RSE浓度为1．0-4．09·L‘1(干重)时月牙藻生长和叶绿素荧光强度被抑制，但是当RSE浓度为8．0．10．09·L-1(干重)时，月牙藻生长被显著促进。可见与绿藻相比，水稻秸秆可以

6、选择性的抑制蓝藻尤其是产毒的蓝藻。对比灭菌、不灭菌干稻杆的抑藻效果，发现在稻杆抑藻过程中，稻杆产生的化学作用和生物作用同时存在，其相对大小取决于稻杆的添加量。低浓度添加干稻杆时，微生物的存在能增强稻杆的抑藻效果，但是添加量为高浓度时，稻杆抑藻主要是化学作用，微生物是否存在影响不大。对水稻秸秆上的26种微生物(细菌、真菌)进行了分离和抑藻实验，发现微生物的作用并非是直接溶藻，且稻杆显著抑藻的作用不是由特定的细菌或真菌引起的。对新鲜稻杆和真菌预处理稻杆抑藻实验前后的成分进行了分析，发现水稻秸III水稻秸秆对蓝藻生长的抑制机理研究秆投放后3．5d即可发挥抑藻

7、作用可能是因为其可溶性部分可释放抑藻化感物质，对比水稻秸秆水浸出液和甲醇、乙酸乙酯、石油醚的抑藻效果发现，水滤出液的抑藻效果明显优于有机溶剂粗提物的效果，这也证实水稻秸秆抑藻的物质易溶于水。对比稻杆浸出液不同浸泡时间对其抑藻效果影响发现抑制率由大到效果：浸泡5d>浸泡15d>浸泡30d，说明稻杆的抑藻物质随时间延长并不稳定。关键词：水稻秸秆，蓝藻，绿藻，流式细胞仪，化感作用，水华ABSTRACTRicestrawissupposedtobeanenvironment—friendlybiomaterialforinhibitingthegrowthof

8、harmfulbloomsofthecyanobacteriaMicrocystisaerug