微藻生物标志物在缺氧海水中降解的模拟研究
发布时间：2020-10-13 05:26
近几十年来，一些近岸海区底层海水季节性的低氧/缺氧现象日益严重，威胁着河口/近海与陆架浅海生态系统的安全。季节性缺氧区也逐渐成为生物地球化学和环境科学研究的热点区域。近些年来，我国一些主要河口及附近海域如长江口、珠江口经常出现的季节性缺氧现象，伴随着频繁发生的赤潮，严重影响了当地的生态环境。研究有机物在这些环境中的降解，对研究近海碳循环和海洋环境保护有重要意义。 本研究以中国近海常见的赤潮藻中肋骨条藻为研究对象，通过建立一系列模拟实验，追踪该微藻中的多种脂类生物标志物在不同缺氧环境海水中的降解行为，模拟有机物在中国近海缺氧海水中的降解过程。通过调配空气，氮气和CO2体积比例建立氧饱和度分别为0%，25%，50%和100%不同程度的缺氧环境，并在这些环境中对指数生长后期的中肋骨条藻进行系列培养。在不同的培养时间下从模拟培养的藻样中分别提取出其中的中性脂类和脂肪酸类化合物，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析测定它们的含量，追踪培养周期内脂类化合物浓度随时间的变化情况并计算出降解速率常数。结果表明：海水体系中氧气的含量对微藻脂类标志物（中性脂和脂肪酸）降解有重要影响。（1）不同环境体系中，氧饱和度越高，脂类有机物降解越快，相应降解度也越高。培养结束时（T=90天），0%含氧组中仍有一定的残留，且甾醇类残留百分量相对较高；而含氧组中降解程度均较高，甚至完全降解。（2）通过代入有机物降解经典的multi-G模型，对中肋骨条藻中多种脂类化合物的降解进行模拟并计算它们的降解速率，结果显示，培养周期内（90天）中性脂的平均降解速率常数为0.019d-1~0.31d-1，脂肪酸的平均降解速率常数0.15d-1~0.46d-1。而且多数中性脂和脂肪酸的降解速率常数Kav与含氧量（氧饱和度）的相关性结果显示两者呈线性正相关关系，表明氧饱和度对海水中有机物降解影响的显著性不同。（3）通过进一步计算和对比各种脂类化合物在不同含氧体系中降解速率常数与无氧体系降解速率常数比值（Ε）发现，不同含氧体系中的同一化合物Ε值随含氧量的升高而变大，氧饱和度100%体系中的十六烷醇和菜籽甾醇值较高，分别为6.31和7.21；脂肪酸类化合物的Ε值也有类似变化趋势，但各不同含氧体系中脂肪酸的Ε值（100%含氧组的最高值仅为2.85）明显低于相应含氧体系的中性脂的Ε值。结果说明，氧气量的改变对中性脂化合物降解影响更大，且相同环境中有机化合物自身结构的差异也导致它们有不同的降解行为。（4）相同氧饱和度体系中，脂肪酸化合物的降解速率Kav要高于中性脂化合物，表明脂类化合物自身结构以及环境中微生物降解的优先选择性不同对其降解亦有较大影响。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：P734
【部分图文】：
物体主要分子响应的部分基因的调节变化。（b）性和生殖方面的影响，具体研究实例结果可参看表现在对个体行为和生长方面的影响，当 DO≤受到负面影响[33]。当 DO < 2 mg/L 时，不仅会降会有异常行为。如，失去挖洞能力或从沉积底层0.5mg/L 时，生存在海底的大型生物也会死亡[34]。的生物对短暂性低氧会表现出回避行为，但是长生态结构的改变[35]。如在永久性低氧的墨西哥高达 2700 km2的死亡区[36]。调查表明，在一些物种、小型群落取代大型群落的现象[37]。也有层海区出现溶解氧低值时，其底栖生物量则表布不均匀且生物多样性较差[38]。
图 3 不同氧饱和度体系中肋骨条藻培养示意图Fig. 3 Incubation of S. costatum cells in seawater under various oxygen saturation2.2.3 脂类化合物的提取、测定和分析脂类化合物的提取分析参照 Sun 等人的提取方法（见图 5），简述如下：离心收集的微藻取出少量用于含水量测定，剩余藻样用 10 ml 甲醇为萃取液，漩涡混合并超声处理，再离心（2500r/min，5min），移取上清液至 250 ml 分液漏斗中。再向样品中加入 10 ml 体积比为 2:1 的 CH2Cl2和 CH3OH 混合萃取液，旋涡混合并超声处理，离心转移上清液于同一分液漏斗中，共重复萃取 3 次。向分液漏斗中加入 5%NaCl 至萃取液分层，振摇后静置≥6 h 释放底层溶液于梨形瓶中。再向分液漏斗中加入 10 ml CH2Cl2萃取，振摇后静置≥6 h 下层溶液于同一梨形瓶，共重复 3 次。旋转蒸发梨形瓶近乎干燥，用 1.5 ml 0.5 mol/L 甲醇溶液淋洗至已备好的 20 ml 玻璃试管中，至少淋洗三遍。向玻璃试管中的淋洗液加入几滴高纯
微藻生物标志物在缺氧海水中降解的模拟研究残留，其中两种甾醇的降解度均小于 40%，直至培养结束时这两种化合物仍有超过 30%未降解。与之相对应，100% 含氧体系中五种化合物在培养结束时降解度均超过 90%，十八烷醇和植醇甚至完全降解。而氧饱和度为 25%和 50%两个含氧体系的每种化合物的降解度差别不大。(4)不同含氧体系中各化合物的平均降解速率常数 Kav变化趋势不同（如图 8，并将在下一部分重点讨论）。各类化合物不同的 Kav值也决定着培养结束时（t=90 d）相应体系中各化合物的残留率（如图 7），在有氧体系中直链脂肪醇的残留率最低，甾醇和植醇的残留率较高，且甾醇残留率更高；而在无氧体系中，各中性脂的残留率都相对偏高，且甾醇>植醇>直链脂肪醇。
【参考文献】
本文编号：2838785
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：P734
【部分图文】：
物体主要分子响应的部分基因的调节变化。（b）性和生殖方面的影响，具体研究实例结果可参看表现在对个体行为和生长方面的影响，当 DO≤受到负面影响[33]。当 DO < 2 mg/L 时，不仅会降会有异常行为。如，失去挖洞能力或从沉积底层0.5mg/L 时，生存在海底的大型生物也会死亡[34]。的生物对短暂性低氧会表现出回避行为，但是长生态结构的改变[35]。如在永久性低氧的墨西哥高达 2700 km2的死亡区[36]。调查表明，在一些物种、小型群落取代大型群落的现象[37]。也有层海区出现溶解氧低值时，其底栖生物量则表布不均匀且生物多样性较差[38]。
图 3 不同氧饱和度体系中肋骨条藻培养示意图Fig. 3 Incubation of S. costatum cells in seawater under various oxygen saturation2.2.3 脂类化合物的提取、测定和分析脂类化合物的提取分析参照 Sun 等人的提取方法（见图 5），简述如下：离心收集的微藻取出少量用于含水量测定，剩余藻样用 10 ml 甲醇为萃取液，漩涡混合并超声处理，再离心（2500r/min，5min），移取上清液至 250 ml 分液漏斗中。再向样品中加入 10 ml 体积比为 2:1 的 CH2Cl2和 CH3OH 混合萃取液，旋涡混合并超声处理，离心转移上清液于同一分液漏斗中，共重复萃取 3 次。向分液漏斗中加入 5%NaCl 至萃取液分层，振摇后静置≥6 h 释放底层溶液于梨形瓶中。再向分液漏斗中加入 10 ml CH2Cl2萃取，振摇后静置≥6 h 下层溶液于同一梨形瓶，共重复 3 次。旋转蒸发梨形瓶近乎干燥，用 1.5 ml 0.5 mol/L 甲醇溶液淋洗至已备好的 20 ml 玻璃试管中，至少淋洗三遍。向玻璃试管中的淋洗液加入几滴高纯
微藻生物标志物在缺氧海水中降解的模拟研究残留，其中两种甾醇的降解度均小于 40%，直至培养结束时这两种化合物仍有超过 30%未降解。与之相对应，100% 含氧体系中五种化合物在培养结束时降解度均超过 90%，十八烷醇和植醇甚至完全降解。而氧饱和度为 25%和 50%两个含氧体系的每种化合物的降解度差别不大。(4)不同含氧体系中各化合物的平均降解速率常数 Kav变化趋势不同（如图 8，并将在下一部分重点讨论）。各类化合物不同的 Kav值也决定着培养结束时（t=90 d）相应体系中各化合物的残留率（如图 7），在有氧体系中直链脂肪醇的残留率最低，甾醇和植醇的残留率较高，且甾醇残留率更高；而在无氧体系中，各中性脂的残留率都相对偏高，且甾醇>植醇>直链脂肪醇。
【参考文献】
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4 张晓梅;王春琳;李来国;陈武;;耗氧率及溶氧胁迫对长蛸体内酶活力的影响[J];水生态学杂志;2010年02期
5 王春琳;吴丹华;董天野;蒋霞敏;;曼氏无针乌贼耗氧率及溶氧胁迫对其体内酶活力的影响[J];应用生态学报;2008年11期
本文编号：2838785
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