少根紫萍(Landoltia punctata)高比例燃料丁醇发酵方法研究

以少根紫萍(Landoltia punctata)为原料,以丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)CICC 8012为菌种发酵生产燃料丁醇的研究。筛选出高淀粉含量的少根紫萍,HPLC分析其酸水解液表明,单糖组成有葡萄糖、木糖和半乳糖。糊化后的少根紫萍培养基可以直接发酵,47.50g/L的初总糖发酵可生成9.31g/L的丁醇、13.60g/L的丙酮丁醇乙醇,发酵得率为0.35,其中丁醇占总溶剂的比例为68.46%,比玉米发酵的高14.11%。少根紫萍培养基经降黏后发酵,丁醇和总溶剂分别提高到9.61g/L和14.80g/L,比没降黏的提高了3.22%和8.82%。HPLC分析表明发酵残糖含有以木糖和半乳糖为单糖组成的寡糖和少量的葡萄糖。该研究首次开发了一种新型非粮原料少根紫萍发酵生产燃料丁醇,工艺简单,并且还具有目标产物丁醇在总溶剂的比例高的优点。

Cr^(6+)和乙草胺对少根紫萍的毒性效应

采用水培实验方法,研究了重金属Cr6+和除草剂乙草胺对少根紫萍(SpirodelaoligorrhizaL.)生长的单一毒性和联合毒性效应。结果表明,Cr6+和乙草胺对少根紫萍96h生长抑制的IC50分别为15.4和6.95mg·L-1,在质量浓度1∶1的情况下,Cr6+与乙草胺共存对少根紫萍96h的IC50为3.14mg·L-1,二者为协同作用。随着Cr6+和乙草胺处理浓度的增加,少根紫萍叶绿素a浓度下降,复合污染对叶绿素a的影响明显大于单一污染,也表现为协同作用。另外,还对少根紫萍生长抑制实验进行了探讨,建议使用植物个体数和重复间的偏差作为衡量实验质量的指标。

少根紫萍对水中U(Ⅵ)的吸附和矿化行为研究

采用室内水培和静态吸附实验,研究了水生植物少根紫萍（Landoltia punctata）活体和干粉对水体中U（Ⅵ）的吸附能力,并对作用过程和机理进行了初步分析。结果表明：常温下少根紫萍2.5g·L^-1（FW）活体和1.25g·L^-1（DW）干粉在pH 5下对5mg·L^-1 U（Ⅵ）溶液的去除率分别可达78.70%和95.55%。活体和干粉对U（Ⅵ）的吸附率随pH升高先增大后减小,在pH 4~5时达到最大,并随投加量的增加而增大;随U（Ⅵ）初始浓度增加先增大后减小;在作用5min时,活体和干粉对水体中U（Ⅵ）的吸附率分别为13.90%和79.97%,在24h时吸附率均达90%以上,吸附逐渐趋于平衡。当U（Ⅵ）初始浓度增加至250mg·L^-1,活体和干粉对U（Ⅵ）的吸附量分别达到4.05 mg·g^-1（FW）和131.76 mg·g^-1（DW）,相比Langmuir模型,Freundlich吸附等温方程能较好地描述少根紫萍对U（Ⅵ）的吸附行为,吸附过程符合准二级吸附动力学方程,r均在0.99以上。FTIR分析结果表明：少根紫萍表面含有羟基、羧基、氨基、磷酸基等多种活性基团;SEM-EDS表明少根紫萍活体与水体中U（Ⅵ）作用48h后,大量片状无机磷酸铀晶体在其根系表面生成,结晶主要由P,O,U元素组成,不含C,其中P和U的质量百分比分别为8.76%和82.53%,原子百分比分别为25.19%和30.89%,而对照组P的质量百分比和原子百分比仅为0.24%和0.11%,干粉未观察到类似晶体存在。XPS分析结果表明：活体吸附后,部分U（Ⅵ）被还原为U（Ⅳ）,而干粉吸附的铀主要以U（Ⅵ）形式存在。由此推断,少根紫萍干粉对U（Ⅵ）的吸附主要通过静电吸引,离子交换,络合配位等方式实现;活体对U（Ⅵ）吸附的同时还存在还原和矿化的过程,在U（Ⅵ）胁迫下活体根系表面会分解释放出无机磷酸根,与吸附的U（Ⅵ）及部分被还原的U（Ⅳ）结合矿化为难溶的氢铀云母。

镉和乙草胺对少根紫萍的毒性效应

联合毒性实验在水环境污染评价中非常重要。本文以少根紫萍(SpirodelaOligorrhiza)为研究对象,研究了重金属Cd和除草剂乙草胺对少根紫萍生长的单一毒性和联合毒性效应。实验结果表明:Cd、乙草胺及对少根紫萍的96h-IC50分别为4.77mg/L和6.95mg/L,在浓度1∶1的情况下,Cd与乙草胺共存对少根紫萍的96h-IC50为1.41mg/L,采用Marking相加指数法求得相加指数AI为1.00,大于零,为协同作用。同时,随着Cd、乙草胺处理浓度的增加,少根紫萍叶绿素a的浓度下降,其中Cd对叶绿素a的影响大于乙草胺,复合污染对叶绿素a的影响明显大于单一污染,也表现为协同作用。另外,本文还对少根紫萍生长抑制试验进行了探讨,建议使用植物体数和重复间的偏差作为衡量试验质量的指标。

Cd^(2+)、乙草胺单一及其复合污染对少根紫萍生理生化特性的影响

为进一步了解重金属和农药复合污染对水生植物产生毒害作用的机制,以少根紫萍叶片叶绿素质量比、过氧化物酶活性(POD)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、丙二醛(MDA)含量为指标,通过水培试验研究了少根紫萍在镉、乙草胺污染胁迫4 d后的生理生化响应,并探讨了镉、乙草胺单一与复合污染对少根紫萍叶片的毒性效应及其致毒机制。结果表明,单一镉污染时,随镉质量浓度的增加,叶绿素质量比显著降低。叶绿素质量比对镉污染响应敏感,有潜力作为水体镉毒性效应的监测指标。随着镉质量浓度的增加,少根紫萍叶片SOD、POD酶活性表现为先增加后降低的趋势;MDA含量随镉质量浓度的增加而显著增加。乙草胺单一处理对少根紫萍各项指标的影响与镉相似,但均小于镉对少根紫萍的影响。镉-乙草胺复合污染时,叶绿素质量比变化趋势与单一处理相同,并低于相应的单一镉、乙草胺处理;但同一镉质量浓度下不同乙草胺质量浓度处理组间叶绿素质量比差异不显著,Cd2+对叶绿素的破坏占主导。镉-乙草胺复合污染处理时,SOD、POD活性仍表现为先增加后下降趋势,但与镉单一处理时比较有降低现象;MDA含量仍随质量浓度的增加而增加,且高于单一处理。镉-乙草胺复合污染的毒性效应高于单一污染的毒性效应,表现为协同作用。

中药浮萍同混淆品少根紫萍、青萍的理化鉴别

浮萍科植物紫萍为中国药典规定的中药浮萍的原植物,是主流品种。近年发现同属植物少根紫萍在我国大陆湖南省张家界亦有分布,长期误作紫萍入药,同科植物青萍也作为中药浮萍药用,据笔者初步调查,吉林、安徽、河南、天津等省市把青萍作为中药浮萍使用。紫萍、少根紫萍、青萍的外形相似。

Cd^(2+)、Cr^(6+)单一及其复合污染对少根紫萍生理生化特性的影响

为进一步了解重金属复合污染对水生植物产生毒害作用的机制,以少根紫萍叶片内叶绿素含量、过氧化物酶活性(POD)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、丙二醛(MDA)含量为指标,通过水培实验研究了少根紫萍在Cd2+、Cr6+污染胁迫4天后的生理生化响应,并探讨了Cd2+、Cr6+单一与复合污染对少根紫萍叶片的毒性效应及其致毒机制。结果表明,单一Cd污染时,Cd处理对少根紫萍叶绿素含量有显著影响。随Cd处理浓度的增加,叶绿素含量显著降低,叶绿素含量对Cd污染响应敏感,有潜力作为水体Cd毒性效应的监测指标。随Cd处理浓度的增加,少根紫萍叶片SOD、POD酶活性表现为先增加后降低的趋势,且POD活性高于对照;而MDA含量随Cd处理浓度的增加都显著增加。Cr6+单一处理对少根紫萍各项指标的影响与Cd相似,但均小于Cd对少根紫萍的影响。Cd2+-Cr6+复合污染时,叶绿素含量变化趋势与单一处理相同,并低于相应的单一Cd处理,但同一Cd浓度下不同Cr6+浓度处理组间叶绿素含量差异不显著,Cd2+对叶绿素的破坏占主导;Cd2+-Cr6+复合污染处理时SOD、POD活性仍表现为先增加后下降趋势,但SOD、POD活性与Cd单一处理时比较有降低现象,且POD的活性低于对照;而MDA含量仍随浓度的增加而增加,且高于单一处理,Cd2+-Cr6+复合污染的毒性效应高于单一污染的毒性效应,表现为协同作用。

少根紫萍干粉对典型锕系核素的吸附分离研究

放射性污染的环境修复与治理是当前研究的热点和难点。考查了不同pH和基团屏蔽对少根紫萍干粉吸附典型长寿命锕系核素性能的影响和规律,结果发现,少根紫萍干粉对^(238)U、^(239)Pu、^(241)Am的吸附效果在pH分别为5、5、1时最佳。对含有^(239)Pu和^(241)Am的溶液分别进行了6批次和3批次吸附实验,结果发现:溶液中^(239)Pu放射性活度浓度可从6.78 MBq/L梯次递降至3.20×10^(3) Bq/L;溶液中^(241)Am放射性活度浓度可从1.29×10^(5) Bq/L梯次递降至2.00 Bq/L,接近GB 8978-1996《污水综合排放标准》中规定的∑α放射性活度浓度(1 Bq/L)的排放标准。经过化学修饰和红外光谱分析,发现少根紫萍干粉表面的羧基、氨基、酯基、磷酸基和羟基等活性基团对^(238)U、^(239)Pu和^(241)Am的吸附作用均有一定程度的贡献,机理是少根紫萍干粉首先通过静电将其离子吸引至细胞表面,然后通过离子交换及表面活性基团络合配位协同作用实现对放射性废液中锕系元素的高效吸附和分离。

少根紫萍对铜绿微囊藻胁迫的生化响应模式

了解在藻类胁迫下浮萍的应激和抗胁迫机制,为提高浮萍水污染修复的应用效益提供参考.本研究设置了不同浓度梯度的铜绿微囊藻与少根紫萍共培养体系,并测生物量、叶绿素、抗氧化酶以及藻毒素等指标.实验结果如下:少根紫萍在低剂量铜绿微囊藻3×10^8 cells/L,6×10^8 cells/L共培条件下可持续富集藻毒素;各组少根紫萍的生长均受到抑制,3×10^8 cells/L低剂量组在共培养6 d后可以促进少根紫萍的增长;少根紫萍中不同抗氧化酶在铜绿微囊藻胁迫下的酶活变化不同,3×10^8 cells/L低剂量组在共培养6 d后过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)酶活显著提高,共培养12 d后超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)酶活有所提高.结果表明铜绿微囊藻胁迫下少根紫萍生长发育受到抑制,低浓度铜绿微囊藻胁迫下可以提高少根紫萍的抗氧化应激能力,过高浓度可能会导致抗氧化酶的异常表达并损害体细胞的正常代谢.

铜、镉、汞单一及其复合污染对少根紫萍的毒害研究

通过实验室水培试验研究不同浓度处理水平下Cu、Cd、Hg单一及其复合污染对少根紫萍叶绿素及脯氨酸浓度的影响。经观察分析,培养4天后,各处理组均呈现出不同程度的受害症状。同一浓度处理水平下,单一重金属污染对少根紫萍叶绿素的生态毒性效应为Cd>Cu>Hg。复合污染中Cu+Cd和Hg+Cu+Cd对叶绿素的影响则表现为协同作用;Cd+Hg复合浓度≤6.0+4.0mg/L时表现为拮抗作用,复合浓度>6.0+4.0mg/L时表现为协同作用;Cu+Hg复合浓度≤0.4+4.0mg/L时表现为协同作用;复合浓度>0.4+4.0mg/L时表现为拮抗作用。随处理浓度的递增,脯氨酸含量均表现出一显著抗性峰,而后下降。

少根紫萍对湿地污染水体的修复研究

大量含氮、磷的污水未经处理直接排放到当地河流湖泊等自然水体中,导致湿地环境越来越恶劣,水体富营养化程度加剧,对污染水体的修复已迫在眉睫。本实验以1/5的Hoagland溶液为培养液,设置0 mL·L^-1、20 mL·L^-1、40 mL·L^-1、80 mL·L^-1、160 mL·L^-1五个铜绿微囊藻接种浓度梯度与0 mg·m^-2、100 mg·m^-2、200 mg·m^-2、400 mg·m^-2、800 mg·m^-2 5个少根紫萍接种浓度梯度进行双因素正交试验。结果发现,在0~15 d内,所有少根紫萍接种浓度和铜绿微囊藻接种浓度处理下,水体中总氮(TN)、磷(TP)含量随着接种时间的增加而降低,且铜绿微囊藻和少根紫萍共培养比各自单独培养对污染水体具有更好的修复效果。15d后测定培养液中藻毒素和少根紫萍体内藻毒素含量,结果表明少根紫萍可有效吸收培养液中的藻毒素。以上结果表明,低浓度铜绿微囊藻可促进少根紫萍生长,高浓度铜绿微囊藻抑制少根紫萍生长,少根紫萍可有效吸收培养液中的TN、TP和藻毒素。在铜绿微囊藻浓度为20 mL·L^-1、少根紫萍接种浓度为400 mg·m^-2时,浮萍生长状况最好,对培养液中TN、TP及藻毒素的去除率也达到最高。综上所述,低浓度铜绿微囊藻和100%覆盖率的少根紫萍共培养用于湿地水体修复具有良好的修复效果。

不同营养条件对少根紫萍生长及 镉富集的响应

通过不同浓度的Hoagland溶液和Steinberg溶液处理少根紫萍,试图探究不同营养条件对少根紫萍生长、镉富集的影响。试验设置Hoagland(H)和Steinberg(S)营养液浓度分别为0(CK)、0.1倍(1/10 H、1/10 S)、0.2倍(1/5 H、1/5 S)、1倍(1 H、1 S),镉离子含量设置0、0.5、5.0、10.0 mg/L 4个水平,测定不同条件下少根紫萍的生长指标及镉富集量。结果显示,少根紫萍更适宜在Hoagland溶液中生长,以1/10 H浓度下的生长状况最佳。镉处理后,Steinberg营养条件下的镉富集量高于Hoagland营养条件。研究表明,过高的氮磷含量不仅抑制少根紫萍的生长,同时抑制少根紫萍对镉的富集;不同形态氮对少根紫萍富集镉的效果不同。该研究可为利用水生植物修复受重金属污染的富营养化水体提供一定的指导意义。

浮萍生长及其除磷效率的影响因素的研究

磷是藻类增殖的限制因子，是引起水体富营养化的关键营养物质。有效除磷，能在很大程度上减轻水体的富营养化。利用浮萍科植物吸收转化污水中的营养物质引起了越来越多研究者的关注，但对浮萍科植物除磷效果的影响因素的研究相对较少。以少根紫萍（Spirodela oligorrhiza）为供试材料，以完全培养液为处理对象，研究了培养液pH、少根紫萍初始放养密度对其生长及除磷效率的影响。结果表明：少根紫萍能够耐受的最低pH在4左右，在pH=5～9能正常生长，在pH=6～8具有较高的TP去除率，最高去除率可达84．1％；少根紫萍的相对增长率随其初始放养密度的增加而降低，但其鲜重增长量、平均增长速率、TP去除率及平均TP去除速率均随着初始放养密度的增加而增加。

铜绿微囊藻与浮萍联合生长对净化水体的影响

本实验以1/5的Hoagland溶液为培养液,设置0、20、40、60、80、100mL/L六个铜绿微囊藻(FACHB 930,107 cells/mL)接种梯度与少根紫萍(ZH0051,400g/m2)共培养.结果发现,少根紫萍的生长速率、抗氧化物酶活性(SOD、APX和CAT)以及培养液中微囊藻毒素含量随着铜绿微囊藻接种量的增加呈现出先升高后降低的趋势,而少根紫萍体内微囊藻毒素却先降低后升高,淀粉累积量呈现出逐渐下降的趋势.铜绿微囊藻的接种量为20mL/L时,少根紫萍的生长速率达到最大值(3.64g/m2·d).当接种量在60~80mL/L之间时,少根紫萍能从培养液中高效的移除氮、磷.实验结果表明,当水体中铜绿微囊藻浓度在2.0×108 cells/L(接种量为20mL/L)左右时,少根紫萍能够达到最大的生物量、相对高的淀粉累积量、以及高品质的氮磷去除率,并能有效地抑制铜绿微囊藻的生长.

中药浮萍及其混淆品的生药学研究

目的：对中药浮萍及其混淆品少根紫萍、青萍进行鉴别研究。方法：性状鉴别法及显微组织鉴别法。结果：３种的性状、显微特征不同，并列出图及表。结论：３种的主要特征可作为种间的鉴别依据。

不同投放密度的浮萍对水体氮磷去除效果的初步研究

以扬州市郊的少根紫萍、稀脉浮萍为试验材料,研究不同浮萍覆盖面积对营养液中总氮、总磷的去除效果。结果表明,不同投放密度与TN、TP的去除率有一定的线性关系,随着投放量的增加,浮萍对营养液中TN、TP的总去除率提高。单位投放密度的TN、TP去除率(去除率/投放密度)随着投放密度的增加而下降。

少根紫萍对微污染地表水的净化及淀粉积累能力

根据地表水环境质量标准研究少根紫萍(Landoltia punctata)对微污染地表水的净化效果,同时,对其淀粉积累能力进行评价.结果显示,少根紫萍对微污染地表水体可以实现深度处理,经处理的Ⅴ类、劣Ⅴ类水体中氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)均在1d内提升一个水质级别,在3d内达到地表Ⅱ类水标准(NH4+-N<0.15mg/L,TP<0.09mg/L),且氮、磷去除率均达到98.5%和82.9%以上.此外,少根紫萍在快速修复水体的同时能大量积累淀粉.处理3 d,Ⅴ类和劣Ⅴ类水处理中浮萍干重的淀粉含量分别为28.38%、21.57%,15 d后达到52.15%、49.58%.另外研究发现,额外添加二氧化碳(CO2)对淀粉积累有进一步促进作用.处理3 d淀粉含量相比未添加CO2提升了55.7%,平均淀粉积累速率提高了2.72倍.因此,少根紫萍不仅能够快速净化微污染水体,同时也能积累大量的淀粉干物质,结果可为实际污水处理及后期少根紫萍资源化应用提供参考.

少根紫萍转录因子及其营养胁迫下的表达

少根紫萍（Landoltia punctata）是一种浮水生、多功能、高环境适应能力的能源植物,为了解其生理特性的分子机制,利用少根紫萍转录因子预测数据与拟南芥、水稻、玉米数据库数据进行宏观比较,并结合转录组测序技术对少根紫萍营养胁迫后转录因子表达分析.结果显示,少根紫萍有1 076个转录因子,分属于66个家族,其中在b ZIP、WRKY、AP2/ERFERF、MYB、NAC、MADS-box等家族基因数明显减少,一定程度上解释了浮萍高黄铜低木质素、难开花的生理特性;少根紫萍在营养胁迫下偏向上调AP2/ERF-ERF、MYB、bHLH家族特定基因和下调AP2/ERF-ERF、WRKY家族特定基因来响应营养胁迫,尤其是AP2/ERF-ERF、WRKY两个家族中特定基因表达下调在响应水体营养胁迫中有非常重要的作用.本研究在转录因子层面对浮萍的生理特性,特别针对营养胁迫下转录因子的表达进行了探究,可为建立浮萍水生模式植物系统、深入探讨少根紫萍响应营养胁迫机制以及改造成耐受胁迫的高效淀粉积累能源植物提供理论指导.

厌氧发酵牛粪对浮萍生长和养分吸收的影响（英文）

养分从牛粪到农田的循环利用是养牛场可持续发展、资源利用和环境保护的重点研究内容。利用奶牛场废水种植水生植物被认为是一种有效的废水处理及养分循环的方法。本文研究了3种浮萍[少根紫萍0128(Landoltia punctata 0128)、膨胀浮萍7589(Lemna gibba 7589)和小浮萍9517(Lemna minuta 9517)]在厌氧发酵过的奶牛场废水中种植时的养分吸收和生物质变化。在28d的测试期间,种植在稀释比例为1∶18的厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍01283获得最高的总氮吸收率(11.6%±1.6%),种植在稀释比例为1∶27厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍0128获得最高的总磷吸收率(15.4%±4.4%);相应地少根紫萍鲜重的增长率分别为0.11 g·d^-1和0.17 g·d^-1。3种浮萍中,少根紫萍最具有吸收牛奶场废水氮、磷并获得较高生物质的潜力。

少根紫萍淀粉合成关键基因对寡营养胁迫的响应

浮萍是一种形态高度退化的开花植物,环境适应性广,生长条件适宜时可以接近指数增长的速度在16-48 h内实现生物量的翻倍.以寡营养处理,少根紫萍(Landoltia punctata)淀粉含量可在7 d内提高到45%以上(干重).通过深入分析转录组数据,分别挖掘到ADP葡萄糖焦磷酸化酶编码基因(LpAGP)5个、颗粒结合型淀粉合酶基因(LpGBSS)2个、可溶性淀粉合酶基因(LpSSS)2个、淀粉分支酶基因(LpSBE)5个、异淀粉酶基因7个(LpISA)、普鲁兰酶基因(LpPUL)1个.转录组定量结果表明LpAGPS1、LpAGPL2、LpAGPL3、LpGBSSI、LpGBSSII、LpSBEI-1、LpISA3和LpPUL1的表达量均因寡营养处理而上调.通过qRT-PCR检测LpAGPs等16个淀粉合成关键基因的表达量,发现绝大部分淀粉合成相关基因表达量上调,而参与淀粉降解途径相关基因(如α-淀粉酶和β-淀粉酶编码基因)的表达量因寡营养处理而下调.这种不同的调节方式促使少根紫萍淀粉合成"开源节流",淀粉得以快速积累.本研究结果可为进一步研究少根紫萍淀粉合成关键基因功能及淀粉积累机制奠定基础.