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有害藻华是一种海洋生态异常现象,是全球近海水域污染的主要环境问题之一。近年来,世界范围沿海区域富营养化导致有害藻华频繁爆发,对沿海地区养殖业可持续发展、海洋生态安全及人类健康构成严重威胁。当前,有害藻华的爆发、生态效应及防治已经引起人们的广泛关注,寻找能够有效防治有害藻华的方法成为水环境领域的重要研究内容。物理方法和化学方法不可避免的造成了二次环境污染问题,生物法是利用生物本身及其分泌物防治有害藻华,目前主要包括栽培大型藻类、养殖滤食性动物以及引入可侵染微藻的细菌和病毒等。其中,利用大型海藻治理有害藻华具有生态友好、成本低廉、高效和对有害藻华控制时间长等优点,应用前景较好。本文以有害藻华优势藻种-米氏凯伦藻为研究对象,从生长抑制、光合机理及细胞凋亡角度探究大型海藻分泌的化感物质-亚油酸对米氏凯伦藻的化感机制,着重研究亚油酸作用下藻细胞光合损伤机理及细胞内活性氧水平、细胞周期和细胞凋亡间的关系。本研究为利用大型海藻分泌的化感物质控制有害藻华提供理论基础。主要研究结果如下:1.生长抑制层面:低浓度(<100μg/L)亚油酸对米氏凯伦藻生长表现出促进作用,高浓度(>500μg/L)亚油酸抑制米氏凯伦藻的生长。倒置显微镜观察到低浓度亚油酸处理组细胞数量多,高浓度亚油酸处理组细胞数量少、细胞呈现出不规则状,细胞颜色变浅,并且随着亚油酸浓度增加,相同视野下细胞数量逐渐减少。流式细胞分析结果表明,高浓度亚油酸胁迫下,大量藻细胞被阻滞在S期,且抗氧化剂(NAC)和Caspase-3抑制剂(Ac-DEVD-CHO)不会缓解亚油酸对米氏凯伦藻的周期阻滞作用。2.光合机理层面:高浓度亚油酸使米氏凯伦藻光合色素(叶绿素a、叶绿素c和类胡萝卜素)含量下降。透射电镜观察发现亚油酸可以使米氏凯伦藻的叶绿体膨大变形,基粒片层结构排列松散、断裂;而加入抗氧化剂(NAC)和Caspase-3抑制剂(Ac-DEVD-CHO)后减缓了亚油酸对微藻叶绿体结构的损伤。植物效率仪检测显示,亚油酸作用后,米氏凯伦藻的叶绿素荧光参数-PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、以吸收光能为基础的性能指数(PI)和用于电子传递的能量(ETo/RC)呈现降低的趋势;天线色素吸收的能量(ABS/RC)和用于热耗散的能量(DIo/RC)出现了升高的趋势;用于还原QA的能量(TRo/RC)随着亚油酸浓度的升高逐渐升高,当亚油酸浓度为900μg/L时,显著降低。以上研究结果表明,亚油酸使米氏凯伦藻光合系统受到损伤。3.细胞凋亡机制层面:倒置相差荧光显微镜观察发现,亚油酸使米氏凯伦藻细胞核趋于边缘化,核变小、凝缩;与凋亡有关的Caspase-3、Caspase-9酶活性升高,流式细胞术检测亚油酸作用下凋亡细胞比例增加,表明亚油酸可以促使米氏凯伦藻细胞凋亡;加入抗氧化剂(NAC)和Caspase-3抑制剂(Ac-DEVD-CHO)后,亚油酸作用下凋亡细胞比例减少,说明两种抑制剂可以减缓亚油酸对米氏凯伦藻的凋亡作用,表明亚油酸对米氏凯伦藻的凋亡机制依赖蛋白酶Caspase-3和Caspase-9途径。4.周期-氧化应激-凋亡的关系:亚油酸作用下,米氏凯伦藻细胞周期进程与细胞内活性氧水平相关性较小,亚油酸导致米氏凯伦藻产生的氧化应激可以引起细胞发生凋亡。