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.

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.

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。

紫萍和兰氏萍不同克隆的生长性状及其与微卫星标记的关联性分析

对紫萍[Spirodela polyrhiza(Linn.) Schleid.]3个克隆和兰氏萍[Landoltia punctata(G. Meyer) Les et D. J. Crawford]3个克隆的所有克隆分株的单株叶状体数,单叶状体的根数、总根长和平均根长以及叶状体的长度和宽度进行分析,基于微卫星标记扩增结果对6个克隆在各微卫星位点的基因型进行分析,并对各微卫星位点与2种浮萍生长性状的关联性进行分析,还对2种浮萍各微卫星位点不同基因型间的生长性状进行多重比较。结果表明:紫萍单叶状体的根数、总根长和平均根长及叶状体宽度在3个克隆间以及兰氏萍各生长性状在3个克隆间均存在显著(P<0.05)差异。紫萍3个克隆在Sp25、Sp30、Sp47和Sp53位点的基因型不同,兰氏萍3个克隆在Sp10、Sp14、Sp16、Sp42、Sp47、Sp51、Sp52和Sp53位点的基因型不同;紫萍3个克隆在Sp6、Sp14、Sp16、Sp25、Sp36、Sp45、Sp47和Sp51位点的基因型和等位基因与兰氏萍不同;2种浮萍6个克隆在Sp4、Sp12、Sp28、Sp29和Sp43位点的基因型相同。Sp25、Sp30、Sp47和Sp53位点与紫萍单叶状体的根数、总根长和平均根长的关联性极显著(P<0.01),Sp30位点与其叶状体的长度和宽度的关联性显著,Sp25位点与其叶状体宽度的关联性也显著。Sp10、Sp14、Sp16、Sp42、Sp47、Sp52和Sp53位点与兰氏萍单株叶状体数和单叶状体根数的关联性极显著,Sp10、Sp14、Sp42、Sp47、Sp51、Sp52和Sp53位点与其叶状体的长度和宽度的关联性显著或极显著,Sp16、Sp51及Sp53位点与其单叶状体的总根长和平均根长的关联性极显著。Sp47和Sp53位点BD基因型紫萍的根明显偏多且偏长,Sp51和Sp53位点AD基因型兰氏萍的根明显偏长;并且,Sp25位点CE基因型紫萍的叶状体最多且最大,其根也最多且最长。研究结果显示:供试的微卫星标记具有属间标记通用性,可用于紫萍和兰氏萍基因型分析;Sp25、Sp30、Sp47和Sp53位点与紫萍根的长度和数量密切相关,而Sp10、Sp14、Sp16、Sp42、Sp47、Sp51、Sp52和Sp53位点与兰氏萍叶状体的数量和大小以及根的数量密切相关。