基于叶绿素荧光动力学的压载水活体藻细胞数表征参数选择研究

叶绿素荧光动力学过程与藻类光合作用过程密切相关,叶绿素荧光动力学法是探测活体藻类细胞的天然工具。与常用的压载水荧光素染色-显微镜检活体藻细胞计数相比,叶绿素荧光动力学法具有测量快速、灵敏度高、无需前处理等特点。海洋船舶压载水中存在大量死亡藻细胞和有色溶解有机物(CDOM),荧光背景复杂,因此,获得不受荧光背景影响且能够准确表征活体藻细胞数的光合荧光参数,是叶绿素荧光动力学法直接测量压载水活体藻细胞数的关键。本文以死细胞和CDOM溶液模拟压载水的复杂荧光背景,以二氯苯基二甲脲(DCMU)胁迫条件模拟实际应用,研究了不同荧光背景下Fm、F0、[RCII]和Fv等多个光合荧光参数与活体藻细胞数之间的关系。结果表明:Fm、F0、[RCII]对活体藻细胞数的表征都不同程度地受死细胞数和CDOM浓度的影响,仅有Fv不受荧光背景的影响,相对标准偏差小于5%;在不同稀释液稀释活体藻细胞溶液实验中,Fv与活体藻细胞数均具有良好的线性相关性,相关系数R2可达0.98以上;在DCMU胁迫作用下,有且仅有Fv与活体藻细胞数呈良好的正相关性,相关系数为0.986。本研究结果证明了光合荧光参数Fv不受荧光背景干扰,是表征压载水中活体藻细胞数的最佳光合荧光参数。

基于可变荧光统计法的藻类活体细胞密度宽范围检测实验

提出区间增益系数动态调整的可变荧光统计学分布检测方法,以可变荧光统计分析法为基础,随机抽样测量,统计可变荧光值的方差σ^(2)。分析不同细胞密度样本的可变荧光值方差σ^(2)与区间增益系数a之间的关系,利用区间增益系数动态调整方法准确测量宽细胞密度范围内的活体藻细胞密度。实验结果表明,该方法对羊角月牙藻细胞密度检测上限达到4640 cells·mL^(-1),较原始方法提高了近200倍;蛋白核小球藻、羊角月牙藻、斜生栅藻和杜氏盐藻检测结果与显微镜分析法的检测结果具有较高的一致性,相关系数R2均在0.999以上,相对误差绝对值均小于20.00%;直接测量楯形多甲藻与羊角月牙藻的混合藻种,检测结果与显微镜分析法的检测结果也具有较高的一致性,相对误差绝对值均小于20.00%。

基于可变荧光统计分析法的混合藻类活体细胞数定量实验研究

以混合藻类为研究对象,研究组成混合样品藻种的单细胞可变荧光量(SCVF)差异对可变荧光统计分析法准确性的影响。研究结果表明:当两种藻种的SCVF比值不大于5.3时,该分析方法依旧适用,测量结果与显微镜检测结果的相对误差绝对值的均值不大于17%;当两种藻种的SCVF比值大于8时,测量结果与显微镜检测结果存在较大差异,且高SCVF藻细胞占比达到一定比例时,可变荧光统计分析法的测量结果仅反映了混合样品中高SCVF藻细胞数。针对SCVF差异大的混合藻类,将过滤分离方法与可变荧光统计分析法相结合,利用合适孔径的金属滤网过滤混合样品,将过滤前后测量的样品活体藻细胞密度之和作为测量结果。实验结果表明,该方法可将相对误差绝对值均值由58.4%降至5.5%,有效解决了组成混合样品藻种的SCVF差异对细胞数定量的影响,实现混合藻类活体细胞数的准确定量。