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水生植物的化感抑藻作用对富营养化水体的修复研究受到了学者们的广泛关注。本论文选取菖蒲为研究对象,比较了菖蒲及其提取物对两种不同形态微囊藻的化感抑制效果,本论文的主要研究结果如下:
1.共培养实验结果表明,菖蒲对单细胞铜绿微囊藻(FACHB905)和群体铜绿微囊藻(FACHB1178)都有显著的抑制作用。单细胞铜绿微囊藻的藻密度和叶绿素a在10g/L和15g/L质量浓度下显著下降,并且在实验的第3d,发现处理组中的藻细胞都发生了明显的团聚现象,与单细胞铜绿微囊藻相比,群体铜绿微囊藻出现明显的抑制现象所需植物的量较大,实验周期较长。菖蒲提取物对两种表型铜绿微囊藻也表现出显著的抑制效果,并且随着提取物浓度的增大,抑制作用明显增强。通过GC-MS对提取物进行化学成分的鉴定(BSTFA衍生化),结果表明,提取物中含量较大的为水菖蒲酮(Shyobunone),其次为细辛醚(Asarone),这些菖蒲的主要药用成分很可能是抑藻的主要成分。
2.考察了菖蒲及其提取物对两种表型的铜绿微囊藻抗氧化酶系统的影响,结果表明,菖蒲植株与藻类共培养时,两种铜绿微囊藻的CAT、POD和MDA都出现先显著增强后下降的趋势。菖蒲提取物对单细胞铜绿微囊藻也出现的相似的现象,而群体铜绿微囊藻除MDA出现相似的情况外,CAT和POD到第2d才出现明显增强的趋势,说明FACHB1178的CAT和POD受到的影响比FACHB905小,抵抗外界环境胁迫的能力比较强。
3.菖蒲及其提取物对两种表型铜绿微囊藻的蛋白质与胞外多糖都有显著影响。菖蒲植株与两种藻类共培养的实验结果表明,两种表型铜绿微囊藻的固定性胞外多糖和可溶性胞外多糖都有先增加后降低的趋势,并且到实验结束,处理组与对照组相差不大,说明胞外多糖在藻类应对外界环境胁迫中起到一定的作用。菖蒲提取物实验也发现两种藻类的固定性胞外多糖和可溶性胞外多糖都有明显的增加,其中群体铜绿微囊藻比单细胞铜绿微囊藻增加更加的明显,说明群体铜绿微囊藻的胞外多糖对外界更加的敏感,这可能是群体铜绿微囊藻抵抗力更强的原因。
4.考察了菖蒲正己烷提取物对两种不同表型微囊藻的光合作用系统方面的影响。菖蒲正己烷提取物对两种不同表型铜绿微囊藻的光合色素影响的结果表明,100mg/L、50mg/L、20mg/L、10mg/L、5mg/L五种质量浓度都使两种不同表型铜绿微囊藻的光合色素(藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白)含量在第1d显著增加,随后降低,藻类可能通过改变光合色素,来改变对光能的吸收,以免过多能量对藻类的氧化伤害。菖蒲正己烷提取物对藻类叶绿素荧光参数和快速光响应曲线影响的结果表明,五种质量浓度提取物都明显抑制单细胞铜绿微囊藻的光合作用,最大光量子和有效光量子效率显著下降,快速荧光曲线结果也证实了这一结果,而群体铜绿微囊藻只在100mg/L、50mg/L、20mg/L质量浓度下光合作用受到了明显的抑制;并且实验也证实了叶绿素荧光参数比细胞数和叶绿素a的变化更敏感,并且随着浓度的增加和时间的延长,抑制作用也增强,这与实验现象更为一致。从实验结果推断光合作用系统是植物化感作用的抑制位点,化感物质使藻类光合作用链受到明显的抑制,甚至完全崩溃,使藻类的细胞结构瓦解,最终影响藻类的生长和死亡。