胡桃醌对微囊藻和栅藻的化感抑制效应及种间竞争的影响

发布时间：2020-05-27 03:00

【摘要】：由于水体富营养化和气候变暖,蓝藻水华正成为全球性的环境问题。形成水华的蓝藻会聚集在水体表面导致水体透明度和溶解氧下降并释放恶臭,有些蓝藻还会释放毒素,严重威胁到水生食物网和人类的健康。因此,控制或消除蓝藻水华已成为当前急需解决的环境问题。植物化感抑藻技术因易获取、含量丰富、对生态安全性高等优点而受到关注。胡桃醌,5-羟基-1,4-萘醌,是胡桃楸属树木中最为熟知的化感物质之一。本论文通过研究胡桃醌对水华优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)的生长和生理特性的化感抑制效应,同时探究了对真核绿藻斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长和光合的影响及对两种藻种间竞争的影响,为植物化感抑藻的筛选及生态安全性评估提供理论支持。本研究取得的主要结论如下:1.胡桃醌对微囊藻生长的抑制和生理特性的影响胡桃醌对铜绿微囊藻(M.aeruginosa)和惠氏微囊藻(M.wesenbergii)有明显的抑制作用,在为期11天的实验中,0.9 mg L~(-1)的胡桃醌对两种藻的抑制率分别达到75%和67%。胡桃醌引起了两种微囊藻细胞不同程度的氧化应激反应(SOD和CAT),细胞膜及细胞器均受到损伤。虽然铜绿微囊藻的胞内和胞外藻毒素含量升高,但由于种群密度的显著降低,总的藻毒素含量并没有升高。2.胡桃醌对栅藻生长和光合活性的影响胡桃醌对斜生栅藻(S.obliquus)的种群增长有抑制作用,浓度越高对栅藻种群密度增长的抑制效果越明显。0.9 mg L~(-1)的胡桃醌对栅藻的抑制率为40%。不同种群密度的栅藻受到的抑制效果随时间变化的规律也存在差异,胡桃醌对斜生栅藻的群体大小有影响,对光合活性无明显影响。栅藻在群体形成和胡桃醌作用下对资源利用之间存在权衡。3.胡桃醌对种间竞争的影响胡桃醌对单独培养和混合培养的铜绿微囊藻种群增长的抑制效果强于斜生栅藻。混合培养的微囊藻和栅藻的生长均受到抑制,抑制效果随胡桃醌浓度的增强而增加,但胡桃醌对竞争结果无明显影响。不同初始比例混合时,两种藻的竞争优势不同,具有密度依赖性。在光合作用方面,胡桃醌促进了栅藻的光合活性,但对微囊藻的光合活性无影响。综上所述,胡桃醌在抑制有害蓝藻微囊藻的同时还会对真核绿藻栅藻产生不利影响。以上结果为抑藻化感物质的筛选及安全性评估提供了科学依据。
【图文】：

的黑胡桃土壤培养番茄，，番茄的生长受到了影响，认为这是土壤中有毒物质所造成的。图1.1 胡桃醌的化学结构式Figure 1.1 The chemical structure of juglone1.3.2 胡桃醌的生物有效性研究进展胡桃醌是植物长期自然选择和进化过程中产生的次级代谢产物。在临床医药领域，已经发现有抗氧化、抑制肿瘤细胞、抗菌、抗病毒、降血糖等多种生物活性。研究发现，胡桃醌对小鼠自发性乳腺癌[71]、大鼠肠肿瘤[72]有明显的抑制作用。通过影响DNA[73-74]和mRNA[75]的合成，线粒体空泡化[76]，使增殖的肿瘤细胞能量供给缺乏而受到增长限制，从而达到抑制作用。Byung[77]发现胡桃醌及其衍生物对HIV-1逆转录酶相关的核糖核酶H有抑制作用，可以成为HIV-1蛋白水解酶的有效抑制剂，该酶在艾滋病毒复制时扮演着重要角色。胡桃醌还作为一种抑菌物质

之后的 7 天 Fv/Fm 逐渐增加至对照水平（图2.2B）。实际光合速率（φPSII）对胡桃醌反应显示出与 Fv/Fm 相似的变化趋势。然而，它的变化程度相对小于 Fv/Fm。在胡桃醌处理 5 天后，0.9 mg L-1的胡桃醌对 φPSII 影响显著，降低率高达 17％。之后，由胡桃醌处理的 φPSII 与对照组的水平相当（图 2.2C）。图 2.2 不同浓度胡桃醌处理下铜绿微囊藻每细胞叶绿素含量（A）、最大光合量子产量（Fv/Fm）(B)和光系统 II 的光合效率（φPSII）(C) 。Fig 2. 2 Chlorophyll content per cell (A), maximum quantum yield (Fv/Fm) and the efficiency ofphotosystem II (φPSII) of M. aeruginosa exposed to different levels of juglone.2.3.1.3 不同胡桃醌浓度对铜绿微囊藻抗氧化活性的影响从图 2.3A 可以看出，铜绿微囊藻的蛋白含量受到胡桃醌处理的显著影响，在 0.3～0.9 mg L-1的胡桃醌处理下蛋白含量均减少，其中 0.3 mg L-1胡桃醌处理组减少最多，比对照组减少了 25%。胡桃醌对铜绿微囊藻细胞内 MDA 含量的影响如图 2.3B 所示
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52

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本文编号：2682842