大麦秸秆对蓝藻化感抑制作用与机理的研究
发布时间：2021-02-20 09:47
由富营养化导致的藻类暴发,尤其是蓝藻暴发,已成为一个世界性的问题。寻求生态安全性好、廉价高效的应急蓝藻水华控制方法是环境科学与工程领域亟待解决的关键问题之一。植物对藻类的化感抑制作用在富营养化水体治理和藻类控制领域具有巨大的应用潜力,其中大麦秸杆控藻方法是目前为止最为成功的利用植物化感作用控制藻类的应用实例。本文在评述植物化感作用抑藻的应用及机理的基础上,探讨了维管植物大麦在藻类抑制上的应用和国内外相关研究；介绍了植物天然化感物质分离、鉴定研究进展,为大麦秸秆中有效抑藻化学物质的分离、鉴定提供了比较和参考；同时简要阐述了植物化感物质的抑藻共性机理。在国际广泛报道的西方型大麦秸秆抑藻有效性基础上,重点比较考察了以西藏裸大麦为起源的东方型大麦秸秆的抑藻效果及其作用模式；系统地比较研究了不同制备工艺得到的大麦秸秆腐解液抑藻效果之差异,并利用非线性数学模型得出了大麦秸秆抑藻化感作用的一般规律；在建模的基础上,进一步用数值模拟的方法推估了中国典型富营养化湖库中大麦秸秆的抑藻效果。采用植物天然产物化学分析手段,系统全面地筛选得到了大麦秸秆中的抑藻关键化感物质,明确了其分子结构,并在单细胞水平上研究...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 大麦秸秆对蓝藻化感抑制作用及机理研究进展.
1.1 植物化感作用抑藻的研究概况
1.1.1 具有化感活性的沉水植物种类
1.1.2 浅水湖泊中化感活性沉水植物的频度
1.1.3 浅水湖泊中化感活性沉水植物的盖度
1.1.4 沉水植物释放化感物质的影响因子
1.1.5 化感抑制作用的研究方法
1.1.6 化感物质在环境中的稳定性
1.2 大麦秸秆在藻类水华抑制中的应用
1.2.1 大麦秸秆抑藻的有效性
1.2.2 大麦秸秆控藻技术的研究现状
1.2.3 大麦秸秆控藻技术的工程应用
1.2.3.1 大麦秸秆控藻技术的应用方式
1.2.3.2 大麦秸秆控藻技术的应用实例
1.2.3.3 大麦秸秆控藻技术的优缺点
1.3 植物来源抑藻化感物质的分离及鉴定
1.3.1 植物次级代谢与化感物质
1.3.2 具有抑藻作用的植物化感物质
1.3.2.1 沉水植物抑藻化感物质的分离鉴定
1.3.2.2 挺水植物抑藻化感物质的分离鉴定
1.3.2.3 其他植物抑藻化感物质的分离鉴定
1.3.2.4 植物抑藻化感物质的分类及来源
1.3.3 植物化感物质的抑藻效果
1.4 植物化感物质的抑藻机理
1.4.1 化感物质抑藻作用的微观机理
1.4.1.1 化感物质对藻细胞光合作用的影响
1.4.1.2 化感物质对藻细胞细胞膜的破坏
1.4.1.3 化感物质对藻细胞酶活性的影响
1.4.1.4 化感物质对藻细胞其他方面的影响
1.4.2 化感物质抑藻作用的选择性和专一性
1.4.2.1 化感物质抑藻作用的种间差异
1.4.2.2 浮游藻类和附生藻类对化感物质敏感性的比较
1.5 论文研究目标及基本思路
第二章 大麦秸秆腐解产物对蓝藻抑制作用的研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 植物材料及试剂
2.2.2 秸秆腐解液制备方法
2.2.3 腐解液抑藻能力测试
2.2.4 基于流式细胞术的指标测试方法
2.2.4.1 流式细胞仪操作条件
2.2.4.2 形态学指标测试方法
2.2.4.3 藻细胞自发叶绿素荧光
2.2.4.4 基于PI染色的细胞膜完整性测试
2.2.4.5 基于FDA染色的细胞酯酶活性测试
2.2.5 数据统计分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 西藏大麦秸秆腐解液的抑藻效果
2.3.2 西藏麦秸腐解液对微藻细胞膜完整性的影响
2.3.3 西藏麦秸腐解液对微藻细胞活体叶绿素荧光的影响
2.3.4 西藏麦秸腐解液对微藻细胞胞内酯酶活性的影响
2.3.5 微藻细胞形态和生理层面的细胞亚群分化
2.3.6 大麦秸秆抑藻实验不同终点指标敏感性的比较
2.4 小结
第三章 大麦秸杆化感抑藻作用模型的研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 植物材料基本指标测试
3.2.1.1 植物组织含水率测试
3.2.1.2 植物组织N、P含量测试
3.2.2 秸秆腐解液制备方法
3.2.2.1 秸秆腐解液的制备方法
3.2.2.2 秸秆腐解液基本理化指标测试
3.2.3 腐解液抑藻能力测试
3.2.4 化感抑藻模型的构建
3.2.4.1 模型因子描述和藻生长曲线
3.2.4.2 营养盐效应
3.2.4.3 化感效应
3.2.5 基于模型的现场围隔实验模拟
3.2.5.1 麦秆中营养盐和化感物质释放模型
3.2.5.2 考虑藻稀释效应的秸秆控藻化感模型
3.2.6 数据统计分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 大麦秸秆及秸秆腐解液物化指标
3.3.2 大麦秸秆腐解液的抑藻效果
3.3.2.1 添加浓度对秸秆腐解液抑藻效果的影响
3.3.2.2 制备方法对秸秆腐解液抑藻效果的影响
3.3.3 大麦秸秆腐解液化感抑藻模型
3.3.3.1 营养盐效应
3.3.3.2 化感效应
3.3.4 基于模型的现场围隔模拟实验结果
3.3.4.1 现场围隔实验的模型构建
3.3.4.2 基于模型的现场围隔实验结果讨论
3.4 小结
第四章 大麦秸秆中关键抑藻化感物质的分离与鉴定
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 植物材料及仪器
4.2.2 抑藻活性导向的逐级分离设计
4.2.3 预处理及基于极性的萃取分离
4.2.4 化感组分的粗分离（硅胶柱分离、ODS柱分离）
4.2.5 有效化感粗分组分的细分离（制备液相分离）
4.2.6 有效化感细分组分的进一步分离（制备液相分离）
4.2.7 有效化感物质的结构鉴定
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同产地大麦秸秆醇提液的HPLC分析
4.3.2 萃取分离后各相的抑藻活性及化学分析
4.3.2.1 抑藻活性
4.3.2.2 化学分析
4.3.3 粗分组分的抑藻活性及化学分析
4.3.3.1 抑藻活性
4.3.3.2 化学分析
4.3.4 细分组分的抑藻活性及化学分析
4.3.4.1 抑藻活性
4.3.4.2 化学分析
4.3.5 有效化感物质结构鉴定结果
4.4 小结
第五章 大麦秸秆化感物质对蓝藻抑制机理的研究
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 材料及试剂
5.2.2 化感物质抑藻能力测试
5.2.3 基于流式细胞术的指标测试方法
5.2.3.1 流式细胞仪操作条件
5.2.3.2 形态学指标测试方法
5.2.3.3 藻细胞自发叶绿素荧光测试方法
5.2.3.4 细胞膜完整性测试方法
5.2.3.5 细胞胞内酯酶活性测试方法
5.2.3.6 细胞膜电位测试方法
5.2.3.7 细胞胞内氧化活性（ROS水平）测试方法
5.2.4 数据统计分析方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 大麦秸秆化感物质对藻细胞自发叶绿素荧光的影响
5.3.2 大麦秸秆化感物质对藻细胞胞内酯酶活性的影响
5.3.3 大麦秸秆化感物质对藻细胞细胞膜完整性的影响
5.3.4 大麦秸秆化感物质对藻细胞膜电位的影响
5.3.5 大麦秸秆化感物质对藻细胞胞内氧化活性的影响
5.4 小结
第六章 研究结论、创新点及展望
6.1 研究结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
图索引
表索引
作者简历
攻读博士期间撰写的文章、专利及奖励
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉水植物化感作用控藻能力评述[J]. 肖溪,楼莉萍,李华,陈英旭. 应用生态学报. 2009(03)
[2]麦类作物化感作用及其分子生态学研究[J]. 陈冬梅,沈荔花,陈祥旭,林瑞余,孙红艳,何华勤,林文雄. 中国生态农业学报. 2008(04)
[3]邻苯三酚和咖啡酸对铜绿微囊藻的化感作用及其机理[J]. 花铭,陈良燕,尹大强. 环境化学. 2008(03)
[4]大麦秆提取液对铜绿微囊藻生长的影响研究[J]. 张薛,胡洪营,门玉洁. 环境科学学报. 2007(12)
[5]酚酸类物质对水华藻类的化感作用及其机理[J]. 张庭廷,吴安平,何梅,陈传平,聂刘旺. 中国环境科学. 2007(04)
[6]沉水植物中挥发性物质对铜绿微囊藻的化感作用[J]. 鲜鸣,陈海东,邹惠仙,尹大强. 生态学报. 2006(11)
[7]芦苇化感组分对斜生栅藻Scenedesmus obliquus生长特性的影响[J]. 门玉洁,胡洪营,李锋民. 生态环境. 2006(05)
[8]植物化感作用在抑藻方面的研究进展[J]. 张艳丽,芦鹏,吴晓芙. 环境科学与管理. 2006(07)
[9]应用大麦杆控制原水蓝藻生长的初步研究[J]. 梁倩华,章群,范晓军,张亦庸,吴伟健,韩博平. 生态科学. 2006(02)
[10]植物化感作用抑制藻类生长的研究进展[J]. 胡洪营,门玉洁,李锋民. 生态环境. 2006(01)
本文编号：3042596
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 大麦秸秆对蓝藻化感抑制作用及机理研究进展.
1.1 植物化感作用抑藻的研究概况
1.1.1 具有化感活性的沉水植物种类
1.1.2 浅水湖泊中化感活性沉水植物的频度
1.1.3 浅水湖泊中化感活性沉水植物的盖度
1.1.4 沉水植物释放化感物质的影响因子
1.1.5 化感抑制作用的研究方法
1.1.6 化感物质在环境中的稳定性
1.2 大麦秸秆在藻类水华抑制中的应用
1.2.1 大麦秸秆抑藻的有效性
1.2.2 大麦秸秆控藻技术的研究现状
1.2.3 大麦秸秆控藻技术的工程应用
1.2.3.1 大麦秸秆控藻技术的应用方式
1.2.3.2 大麦秸秆控藻技术的应用实例
1.2.3.3 大麦秸秆控藻技术的优缺点
1.3 植物来源抑藻化感物质的分离及鉴定
1.3.1 植物次级代谢与化感物质
1.3.2 具有抑藻作用的植物化感物质
1.3.2.1 沉水植物抑藻化感物质的分离鉴定
1.3.2.2 挺水植物抑藻化感物质的分离鉴定
1.3.2.3 其他植物抑藻化感物质的分离鉴定
1.3.2.4 植物抑藻化感物质的分类及来源
1.3.3 植物化感物质的抑藻效果
1.4 植物化感物质的抑藻机理
1.4.1 化感物质抑藻作用的微观机理
1.4.1.1 化感物质对藻细胞光合作用的影响
1.4.1.2 化感物质对藻细胞细胞膜的破坏
1.4.1.3 化感物质对藻细胞酶活性的影响
1.4.1.4 化感物质对藻细胞其他方面的影响
1.4.2 化感物质抑藻作用的选择性和专一性
1.4.2.1 化感物质抑藻作用的种间差异
1.4.2.2 浮游藻类和附生藻类对化感物质敏感性的比较
1.5 论文研究目标及基本思路
第二章 大麦秸秆腐解产物对蓝藻抑制作用的研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 植物材料及试剂
2.2.2 秸秆腐解液制备方法
2.2.3 腐解液抑藻能力测试
2.2.4 基于流式细胞术的指标测试方法
2.2.4.1 流式细胞仪操作条件
2.2.4.2 形态学指标测试方法
2.2.4.3 藻细胞自发叶绿素荧光
2.2.4.4 基于PI染色的细胞膜完整性测试
2.2.4.5 基于FDA染色的细胞酯酶活性测试
2.2.5 数据统计分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 西藏大麦秸秆腐解液的抑藻效果
2.3.2 西藏麦秸腐解液对微藻细胞膜完整性的影响
2.3.3 西藏麦秸腐解液对微藻细胞活体叶绿素荧光的影响
2.3.4 西藏麦秸腐解液对微藻细胞胞内酯酶活性的影响
2.3.5 微藻细胞形态和生理层面的细胞亚群分化
2.3.6 大麦秸秆抑藻实验不同终点指标敏感性的比较
2.4 小结
第三章 大麦秸杆化感抑藻作用模型的研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 植物材料基本指标测试
3.2.1.1 植物组织含水率测试
3.2.1.2 植物组织N、P含量测试
3.2.2 秸秆腐解液制备方法
3.2.2.1 秸秆腐解液的制备方法
3.2.2.2 秸秆腐解液基本理化指标测试
3.2.3 腐解液抑藻能力测试
3.2.4 化感抑藻模型的构建
3.2.4.1 模型因子描述和藻生长曲线
3.2.4.2 营养盐效应
3.2.4.3 化感效应
3.2.5 基于模型的现场围隔实验模拟
3.2.5.1 麦秆中营养盐和化感物质释放模型
3.2.5.2 考虑藻稀释效应的秸秆控藻化感模型
3.2.6 数据统计分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 大麦秸秆及秸秆腐解液物化指标
3.3.2 大麦秸秆腐解液的抑藻效果
3.3.2.1 添加浓度对秸秆腐解液抑藻效果的影响
3.3.2.2 制备方法对秸秆腐解液抑藻效果的影响
3.3.3 大麦秸秆腐解液化感抑藻模型
3.3.3.1 营养盐效应
3.3.3.2 化感效应
3.3.4 基于模型的现场围隔模拟实验结果
3.3.4.1 现场围隔实验的模型构建
3.3.4.2 基于模型的现场围隔实验结果讨论
3.4 小结
第四章 大麦秸秆中关键抑藻化感物质的分离与鉴定
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 植物材料及仪器
4.2.2 抑藻活性导向的逐级分离设计
4.2.3 预处理及基于极性的萃取分离
4.2.4 化感组分的粗分离（硅胶柱分离、ODS柱分离）
4.2.5 有效化感粗分组分的细分离（制备液相分离）
4.2.6 有效化感细分组分的进一步分离（制备液相分离）
4.2.7 有效化感物质的结构鉴定
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同产地大麦秸秆醇提液的HPLC分析
4.3.2 萃取分离后各相的抑藻活性及化学分析
4.3.2.1 抑藻活性
4.3.2.2 化学分析
4.3.3 粗分组分的抑藻活性及化学分析
4.3.3.1 抑藻活性
4.3.3.2 化学分析
4.3.4 细分组分的抑藻活性及化学分析
4.3.4.1 抑藻活性
4.3.4.2 化学分析
4.3.5 有效化感物质结构鉴定结果
4.4 小结
第五章 大麦秸秆化感物质对蓝藻抑制机理的研究
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 材料及试剂
5.2.2 化感物质抑藻能力测试
5.2.3 基于流式细胞术的指标测试方法
5.2.3.1 流式细胞仪操作条件
5.2.3.2 形态学指标测试方法
5.2.3.3 藻细胞自发叶绿素荧光测试方法
5.2.3.4 细胞膜完整性测试方法
5.2.3.5 细胞胞内酯酶活性测试方法
5.2.3.6 细胞膜电位测试方法
5.2.3.7 细胞胞内氧化活性（ROS水平）测试方法
5.2.4 数据统计分析方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 大麦秸秆化感物质对藻细胞自发叶绿素荧光的影响
5.3.2 大麦秸秆化感物质对藻细胞胞内酯酶活性的影响
5.3.3 大麦秸秆化感物质对藻细胞细胞膜完整性的影响
5.3.4 大麦秸秆化感物质对藻细胞膜电位的影响
5.3.5 大麦秸秆化感物质对藻细胞胞内氧化活性的影响
5.4 小结
第六章 研究结论、创新点及展望
6.1 研究结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
图索引
表索引
作者简历
攻读博士期间撰写的文章、专利及奖励
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉水植物化感作用控藻能力评述[J]. 肖溪,楼莉萍,李华,陈英旭. 应用生态学报. 2009(03)
[2]麦类作物化感作用及其分子生态学研究[J]. 陈冬梅,沈荔花,陈祥旭,林瑞余,孙红艳,何华勤,林文雄. 中国生态农业学报. 2008(04)
[3]邻苯三酚和咖啡酸对铜绿微囊藻的化感作用及其机理[J]. 花铭,陈良燕,尹大强. 环境化学. 2008(03)
[4]大麦秆提取液对铜绿微囊藻生长的影响研究[J]. 张薛,胡洪营,门玉洁. 环境科学学报. 2007(12)
[5]酚酸类物质对水华藻类的化感作用及其机理[J]. 张庭廷,吴安平,何梅,陈传平,聂刘旺. 中国环境科学. 2007(04)
[6]沉水植物中挥发性物质对铜绿微囊藻的化感作用[J]. 鲜鸣,陈海东,邹惠仙,尹大强. 生态学报. 2006(11)
[7]芦苇化感组分对斜生栅藻Scenedesmus obliquus生长特性的影响[J]. 门玉洁,胡洪营,李锋民. 生态环境. 2006(05)
[8]植物化感作用在抑藻方面的研究进展[J]. 张艳丽,芦鹏,吴晓芙. 环境科学与管理. 2006(07)
[9]应用大麦杆控制原水蓝藻生长的初步研究[J]. 梁倩华,章群,范晓军,张亦庸,吴伟健,韩博平. 生态科学. 2006(02)
[10]植物化感作用抑制藻类生长的研究进展[J]. 胡洪营,门玉洁,李锋民. 生态环境. 2006(01)
本文编号：3042596
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