基于栖息环境差异的大型海藻抗菌和抗氧化活性研究

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环境因子对植物体的抗菌和抗氧化活性会产生重大影响。陆生植物和微藻在抗菌、抗氧化活性与环境因子的关联性方面都有较多研究,这使得可以培养或采集更高目的活性的植物。但大型海藻仅在环境因子与特定的次级代谢物含量及组成的关联性上有广泛研究,却鲜少有环境与活性的关联研究。每当在一个新环境下寻找具较大抗菌或抗氧化活性的海藻物种时,除了已被广泛研究的强活性海藻类别外,均需要重新采集筛选。故此,我们亟待在野外条件下探究海藻栖息环境与其抗菌和抗氧化活性之间的关联性并发现规律,以便为在什么环境下可以寻找到所需高抗菌和抗氧化活性的海藻提供建设性意见。  本论文以中国粤东10个潮间带海域为切入点,对分布在潮间带的30种海藻的81个样品进行抗菌和抗氧化能力的分析测定,并将它们与海域的环境因子如水温、盐度、溶解氧、pH、营养指标或光照等进行关联性分析。抗菌活性实验的海藻使用乙醇、丙酮、二氯甲烷:正己烷1:1三种溶剂进行提取,并用K-B纸片法进行实验;抗氧化活性实验的海藻由乙醇提取,并以DPPH自由基清除能力、亚铁离子还原能力、总酚含量3个指标来进行综合评价。研究结果如下:  1.抗菌实验的26种海藻中,褐藻中抑菌活性强的海藻最多,褐藻和绿藻中具抗菌活性的海藻占比分别为86%和100%,红藻则仅占比53%;在抗氧化实验的29种海藻中,褐藻的抗氧化活性大多强于红藻和绿藻的。大多数强抑菌活性的海藻栖息在低潮带,而高潮带的红藻和绿藻抑菌活性强于生长在中潮带的;高潮带海藻的抗氧化活性可以与生活资源充足、营养丰富的低潮带海藻的相平衡甚至高于它。  2.不同潮间带栖息环境下的海藻提取物抗菌活性存在差异,这些差异是由各环境因子联合作用的结果。当各个地点间温度差异小于3℃,溶解氧差异小于2mg/ml,盐度差异小于4‰,pH差异小于1,营养指标差异较大时,以褐藻马尾藻和厚网藻、绿藻蛎菜和裂片石莼为例,将海藻抗菌活性与环境指标进行关联性分析。结果发现当海藻种类不同,或提取溶剂不同,或抑制细菌种类不同,主导作用的环境因子就会存在差异:1)pH(-ve:负相关)和营养(+ve:正相关)对马尾藻乙醇提取物抑制金黄色葡萄球菌Sa、大肠杆菌Ec和丙酮提取物抑制Sa的抑菌活性起主导作用,溶解氧(+ve)对丙酮提取物抑制创伤弧菌Vv的抑菌活性起主导作用;2)盐度(-ve)、pH(+ve)、营养(-ve)对厚网藻的乙醇提取物抑制蜡样芽孢杆菌 Bc的抑菌活性起主导作用,溶解氧(+ve)、pH(+ve)对其丙酮提取物抑制Sa、河流弧菌 Vf的抑菌活性起主导作用,温度(+ve)对厚网藻丙酮提取物抑制嗜水气单胞菌Ah的抑菌活性起主导作用,溶解氧(+ve)、pH(+ve)对厚网藻二氯甲烷:正己烷1:1提取物抑制Sa和Ah的抑菌活性起主导作用,温度(+ve)对厚网藻二氯甲烷:正己烷1:1提取物抑制枯草芽孢杆菌Bs的抑菌活性起主导作用;3)盐度(+ve)、PO4-P(+ve)对蛎菜丙酮提取物抑制Bc的抑菌活性起主导作用,盐度(-ve)、PO4-P(-ve)对蛎菜丙酮提取物抑制Bs的抑菌活性起主导作用;4)pH(+ve)、PO4-P(-ve)对裂片石莼丙酮提取物抑制创伤弧菌Vv起主导作用。各环境因子中pH和溶解氧与海藻粗提物的抑菌活性的关联性较为一致,pH越高或溶解氧越高,海藻提取物的抑菌活性可能会更强。  3.当海藻在环境恶劣比如富营养程度高,pH、溶解氧和盐度偏低的条件下仍能生存时,它们会比其它温和环境下相应的海藻具备更强的抗氧化活性。将海藻的抗氧化活性与环境因子进行关联性分析时,以褐藻马尾藻和厚网藻、绿藻蛎菜和裂片石莼为例,结果得出:1)温度(-ve)、溶解氧(+ve)、pH(-ve)、N营养(+ve)可能对蛎菜的抗氧化活性起主导作用;2)温度(+ve)、溶解氧(-ve)、盐度(+ve)、N营养(+ve)可能对裂片石莼的抗氧化活性产生主导作用;3)pH(-ve)、营养(+ve)可能对马尾藻抗氧化活性产生主导作用;4)温度(-ve)可能对厚网藻的抗氧化活性产生主导作用。即不同的海藻类别会受到不同环境因子的联合主导作用,其中pH和营养对海藻的影响比较一致,即在营养较高或pH较低的环境下海藻的抗氧化活性可能会更大。  故此,当我们在野外环境下筛选高抗菌活性和抗氧化活性的海藻时,第一,在潮间带海域中应优先选择褐藻,高抗菌活性应筛选低潮带的海藻,强抗氧化活性应筛选高或低潮带的海藻;第二,强抗氧化活性可以筛选在环境状况较恶劣但仍能存活的海藻,也可以筛选栖息在营养高或pH低环境条件下的海藻;第三,强抗菌活性可以筛选pH或溶解氧较高环境下的海藻。本论文为海藻活性与环境之间的关联性研究提供了一种新的思考方式,得出一定的规律,也为这一领域的研究填补空白。
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