細胞濃度和環(huán)境因子對銅綠微囊藻產(chǎn)微囊藻毒素的影響研究.pdf

1、目前我國湖泊富營養(yǎng)化日益嚴重,藍藻水華已經(jīng)成為我國面臨的嚴峻環(huán)境問題之一。多種水華藍藻會產(chǎn)生毒素,微囊藻毒素(Microcystin, MC)是藍藻毒素中的主要類型,威脅人類的健康和社會經(jīng)濟發(fā)展。但它的自身生理功能和產(chǎn)生的誘因尚不明確,一直以來都被大多數(shù)研究者認為是次生代謝產(chǎn)物。許多細菌次生代謝產(chǎn)物的生成都受到群體效應的影響,但目前針對細胞密度與微囊藻毒素產(chǎn)生的關系的研究卻非常有限。本研究中使用國內外研究較多的藻種銅綠微囊藻PCC780

2、6作為研究對象,首次研究了銅綠微囊藻PCC7806產(chǎn)微囊藻毒素(MC)是否存在群體效應的問題。實驗中使用高、低密度接種培養(yǎng),檢測在不同細胞濃度下單位細胞中微囊藻毒素的變化,結果發(fā)現(xiàn)除了接種初期單位細胞MC(QMC)略有上升之外,整個培養(yǎng)過程中QMC基本維持同一水平,不因細胞濃度達到某一閾值而突然增加,沒有群體效應現(xiàn)象。推測MC的產(chǎn)生貫穿于整個培養(yǎng)階段,是組成性合成的,在培養(yǎng)初期便已出現(xiàn),而不是像許多次級代謝產(chǎn)物那樣在對數(shù)期才大量產(chǎn)生。淀

3、山湖作為上海及周邊地區(qū)的飲用水水源之一,近二十年來逐漸呈現(xiàn)富營養(yǎng)化,藍藻水華中以銅綠微囊藻為優(yōu)勢種。本研究中首次使用統(tǒng)計學方法研究了多個環(huán)境因素(光照、鐵、磷、氮)對淀山湖中分離的一株銅綠微囊藻(FACHB-911)單位細胞產(chǎn)MC的共同影響,尤其是考慮到了因素之間的交互作用。研究結果有助于今后根據(jù)環(huán)境變化對淀山湖中銅綠微囊藻產(chǎn)MC進行預測。通過全因子析因實驗研究了環(huán)境因素對自淀山湖中分離的銅綠微囊藻FACHB-911單位細胞MC的影響,

4、發(fā)現(xiàn)光照、鐵、磷對其QMC有顯著的影響,氮的影響不顯著。根據(jù)全因子析因實驗中得到的一階方程,使用最速上升法找到響應曲面的最佳區(qū)域,經(jīng)中心復合設計(CCD)實驗構造了銅綠微囊藻FACHB-911QMC與光照、鐵、磷的二階方程: QMC=6.68+2.09×x1-15.56×x2+0.477×x3-0.215x1×x2-0.023x1×x3+2.22×x22(x1:光照,x2:鐵,x3:磷)由二階方程可知光照與鐵、光照與磷分別有顯著的交互作

5、用。各因素的影響不是始終不變的,即使只改變其中一個因素的水平,其對于QMC的影響方式也與其他因素有關。若只考慮光照的影響,當培養(yǎng)基中Fe+0.107×P＜9.72時,QMC隨著光照增強而增加。相反Fe+0.107×P＞9.72時,光照會抑制MC的產(chǎn)生。若只考慮鐵的影響,當Fe-0.048×light＞3.5時,鐵元素對單位細胞MC產(chǎn)生有促進作用。反之當Fe-0.048×light＜3.5,較高的鐵元素含量會導致較低的QMC。若只考慮磷的