咸潮入侵对河口型水库铜绿微囊藻生长及其藻毒素产生机制的研究

发布时间：2020-10-31 21:07

　　 青草沙(Qingcaosha,QCS)水库是上海市最大水源地,位于长江下游的入海口,是目前世界上最大的河口江心水库。由于特殊的地理位置,QCS水库面临着咸潮入侵风险。长江水体进入QCS水库后,由于水体流速变缓,水贮留时间变长和水库自身水位较浅等,增加了QCS水库发生富营养化和蓝藻水华的风险。铜绿微囊藻是水体中最为常见的蓝藻,可以产生微囊藻毒素(microcystin,MC),用于对抗外界环境变化。MC不仅对水体中其他生物具有危害作用,而且还影响着供水安全。咸潮入侵带来的大量离子,改变了蓝藻生长环境,影响藻类的生长和MC的产生。本论文监测了QCS水库咸潮入侵和水华发生情况。在试验室内以铜绿微囊藻为研究对象,参考课题组前期监测数据,从细胞水平和分子水平,深入探讨阴阳离子对铜绿微囊藻生长和MC产生的影响机制,主要研究结论如下:(1)QCS水库中的离子抑制藻细胞生长,刺激MC的产生和释放。chl-a与SO_4~(2-)和Ca~(2+)负相关,细胞内MC与SO_4~(2-)正相关,水体中溶解性MC与Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+和K~+离子正相关。(2)经过12 d的培养,发现Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)抑制铜绿微囊藻的生长。深入研究阴阳离子的抑藻机理,结果发现,阴阳离子通过抑制DNA复制,促进细胞分裂,使得细胞发生死亡,导致铜绿微囊藻细胞密度降低。(3)Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)诱导铜绿微囊藻细胞发生氧化应激。导致细胞内ROS水平增加,不仅提高了细胞内抗氧化酶(SOD、GPx和GR)活性和抗氧化剂(GSH)含量,还影响了sod和gsh基因mRNA的表达量,从而破坏了细胞内抗氧化平衡,引起细胞膜发生脂质过氧化,造成铜绿微囊藻细胞发生氧化损伤。(4)Cl~-和和Ca~(2+)作用铜绿微囊藻后,细胞内碳水化合物的代谢发生了全局性的迁移调整。转录组分析结果表明,Cl~-和和Ca~(2+)影响细胞内糖酵解、糖异生、戊糖磷酸途径和柠檬酸循环关键基因的表达,从而影响碳水化合物的合成和代谢。(5)Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)降低铜绿微囊藻细胞内chl-a、类胡萝卜素和藻蓝蛋白的含量,损伤色素捕获和传递光能的能力,影响光反应中心对光的传递,降低藻细胞对碳的吸收和固定,导致藻细胞光合作用和能量代谢发生异常。(6)Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)不仅从转录水平和翻译水平影响MC合成,还从细胞水平上影响环状多肽MC的产生。阴阳在转录水平上影响编码合成MC基因(mcyD、mcyA、mcyB和mcyF)mRNA的表达量;在翻译水平上不仅控制核糖体大、小亚基和氨酰-tRNA合成酶的生成,还促进细胞内新生肽链的分泌;在细胞水平上促进细胞内MC的产生和细胞外MC的释放。综上所述,Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)可抑制铜绿微囊藻细胞的生长,降低藻细胞的光合作用,使得藻细胞发生氧化损伤,影响细胞内碳水化合物的代谢,抑制细胞内DNA复制,影响细胞内多肽翻译,促进新生成肽链分泌,引起藻细胞死亡,导致铜绿微囊藻细胞产生和释放大量的MC。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X524
【部分图文】：

1.3.2 微囊藻毒素的结构和性质微囊藻毒素（microcystin, MC）是一种环状七肽，是蓝藻的次级代谢产物，分子量大约为1000道尔顿。结构式为-D-Ala-X-D-MeAsp-Z-Adda-D-Glu-Mdh（a如图1.1），其中 Ala 为丙氨酸，MeAsp 为 3-甲基-天冬氨酸，Adda 为 3-氨基-9 甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯基-4，6-癸二烯酸，Glu 为异谷氨酸，Mdha 为 N-甲基脱氢丙氨酸，X、Z 为可变化的两个氨基酸残基。Adda 与 MC 的毒性密切相关

分别为 mcyABC 和 mcyDEFGHIJ（如图1.2）。NRPSs 是 MC 的主要合成酶，具有模块结构，可以活化、硫醇化、修饰和缩合特异的氨基酸底物[62]。PKSs 是多功能超大合成酶，参与 Adda 脂肪酸侧链的合成[63]，Adda 与 MC 的毒性密切相关。Adda 由大的操纵子 mcyDEFGHIJ 编码合成。mcyA-G和 mcyJ 编码 PKSs/ NRPS 模块，修饰和延伸聚酮化合物和多肽链[64]。mcyFIJ 编码参

交通大学博士学位论文 绪/L、11.48 mg/L、78.71 mg/L 和 32.42 mg/L[128]。另有报道指出在 2014 年 2 月 3 日S 水库氯化物浓度超标，最高超过 3000 mg/L，严重影响了宝山、普陀、嘉定等的供水安全。因此，做好咸潮入侵的预报工作，对于保证QCS 水库水质至关重要前针对咸潮入侵的发生，水库管理部门对 QCS 水库采取早期预警、提前蓄水的，以避免咸潮入侵对水库带来的影响。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 邱昌恩;王卫东;;过氧化氢对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长及生理特性的影响[J];湖北师范大学学报(自然科学版);2017年04期

2 蒋茜茜;张小凤;陈文清;;9种黏土对铜绿微囊藻的去除效果[J];中国给水排水;2018年07期

3 付保荣;鲁男;苗斌;王淑妍;左世文;何哲;张润洁;;环境因子对铜绿微囊藻生长和产毒的影响[J];辽宁大学学报(自然科学版);2015年01期

4 袁明哲;陈姗;陈嘉伟;刘其根;胡梦红;;有毒铜绿微囊藻胁迫下三角帆蚌消化系统的扫描电镜观察[J];生物学杂志;2015年01期

5 方群;崔莉凤;庞晓辰;;铜绿微囊藻对磷酸盐的代谢及动力学研究[J];环境科学与技术;2010年09期

6 李海兵;韦嵩;;池塘养殖中铜绿微囊藻防治试验[J];中国水产;2008年05期

7 高豫娟,周培疆,沈宏,周雪,宋立荣,沈银武,刘永定;苯丙胺对铜绿微囊藻的生物效应研究[J];环境科学与技术;2004年06期

8 郝赤,闫春仙,R.M.Wilkins,C.Rajenderan;铜绿微囊藻毒素LR提取的研究[J];中国病毒学;2000年S1期

9 高学庆，任久长，宗志祥，蔡晓明;铜绿微囊藻营养动力学研究[J];北京大学学报(自然科学版);1994年04期

10 刘静玲，盛连喜，候瑞珍;不同温度下铜绿微囊藻生长特性的初步研究[J];农业与技术;1994年02期

相关博士学位论文 前10条

1 陈蕾;咸潮入侵对河口型水库铜绿微囊藻生长及其藻毒素产生机制的研究[D];上海交通大学;2016年

2 陈元元;铜离子及维生素C对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的抑杀作用研究[D];华中农业大学;2019年

3 王敏;微囊藻产毒种群生长和毒素合成的生态生理学研究[D];中国科学技术大学;2018年

4 邹万生;3株浅层底泥菌对铜绿微囊藻休眠体复苏的作用及其机理[D];湖南农业大学;2018年

5 林毅青;畜禽粪便来源DOM对铜绿微囊藻M.aeruginosa FACHB905生理生化及产毒特性影响[D];湖南农业大学;2017年

6 郝赤;铜绿微囊藻毒素对棉铃虫和菜青虫的杀虫活性及机制的研究[D];山西农业大学;2005年

7 王捷;汾河太原河段水华藻及生物源物质抑藻机理研究[D];山西大学;2017年

8 郑宾国;辐照技术对蓝藻生长的抑制机理研究[D];南京大学;2012年

9 陶益;UV-C辐照对典型藻类生长抑制效果与机理研究[D];清华大学;2010年

10 陈卫民;亚硝酸盐对铜绿微囊藻生理特性的影响[D];南开大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 王艳秋;氧化石墨烯及氧化石墨烯量子点在水中稳定性及对铜绿微囊藻毒性研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 黄媛媛;天然材料对铜绿微囊藻的抑藻特性研究[D];扬州大学;2019年

3 王春晖;铜绿微囊藻毒素释放研究及黄浦江藻毒素污染状况[D];上海应用技术大学;2019年

4 张孟;铜绿微囊藻对水体微生物群落结构与功能的影响[D];浙江工业大学;2019年

5 李春梅;鄱阳湖洲滩虉草浸提液对铜绿微囊藻生长的影响及机制[D];江西师范大学;2019年

6 郑宁宁;一株丛毛单胞菌科细菌对铜绿微囊藻抑制作用的研究[D];华中师范大学;2019年

7 李菁菁;三种污染物对铜绿微囊藻和四尾栅藻种间竞争动态的影响[D];云南大学;2018年

8 薛晓娟;介质阻挡放电等离子体对铜绿微囊藻和片状微囊藻失活效果及相关生理生化影响[D];合肥工业大学;2019年

9 盛鸿;大气CO_2浓度升高下蓝藻对湖泊中磷化氢的生理生化响应研究[D];华南理工大学;2019年

10 高浩杰;轮叶狐尾藻对镉和铜绿微囊藻污染水体的净化能力研究[D];四川农业大学;2018年

本文编号：2864509