海洋微藻释放硫代谢物的过程研究

发布时间：2017-08-04 18:24

  本文关键词：海洋微藻释放硫代谢物的过程研究

  更多相关文章： 二甲基硫(DMS) β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP) 丙烯酸(AA) 海洋微藻 过程

【摘要】：海洋中的二甲基硫(DMS)是藻类代谢产物β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的裂解产物。DMSP也可在去甲基化作用下产生甲硫醇和丙烯酸盐(AA)。DMS是海洋中最主要的生源硫化物,全球气候的变化以及酸雨的形成都受DMS氧化产物的影响。因此研究海洋微藻中释放DMSP、DMS和丙烯酸有利于衡量海洋生物在海洋硫循环中的地位和作用。首先本文研究了三种中国近海具有代表性的微藻在添加不同浓度外源性DMSPd的情况下产生DMS和丙烯酸,并测定不同生长阶段DMS和丙烯酸的产生速率,进一步分析了它们之间的定量关系及变化规律,初步阐释了海洋微藻在整个生长周期内,DMSP降解产生DMS和AA的机制；然后,实验室无菌培养6门22种海洋微藻,通过测定不同生长阶段单位生物量释放DMSP、DMS和丙烯酸的含量,进而衡量和总结海洋微藻DMSP、DMS和AA生产能力的差异性对海洋硫循环的贡献；最后通过测定2种海洋微藻在不同氮磷比条件下的生长状况,进而为现场海洋浮游植物生产和释放DMSP、DMS和AA的机制提供参考数据。主要结果如下：1.海洋微藻DMSP降解研究(1)三种徼藻在生长周期内对自身藻液产生的DMSP的降解以去甲基化方式为主,且DMSP在指数生长期和稳定期的降解率较高,在缓慢生长期和衰亡期的降解率呈现略微下降趋势。(2)三种微藻在不同的生长阶段,当有DMSPd浓度的加入,DMS和丙烯酸的含量就随着时间的增加而增加,且随着添加外源性DMSPd浓度的增大而增大。(3)三种海洋微藻AA/(DMSP+AA)变化趋势在部分生长阶段相似,AA/(DMSP+AA)与藻液中添加DMSPd浓度呈反比,即随着外源性DMSPd浓度的增加,AA/(DMSP+AA)百分数逐渐减小。三种微藻DMS/AA各有不同,一般在指数生长期或稳定期,DMS/AA随着外源性DMSPd浓度的增加出现最大值,而在衰亡期DMS/AA比值相对较低。三种微藻DMS/(DMSP+AA)比值整体随着外源性DMSPd浓度的增加呈现先升高后降低的趋势。2.海洋微藻释放DMSP、DMS和丙烯酸的研究(1)研究表明,单位细胞释放的DMS、DMSP及丙烯酸变化趋势在不同的生长阶段有一定的规律：不同海洋微藻,单位细胞DMS释放量最高值一般出现在稳定期或衰亡期：单位生物量产生DMSP以及丙烯酸最大值一般出现在指数生长期或者稳定期,而在衰亡期含量较低。(2)6门22种海洋微藻均能够产生DMS、DMSP以及AA,但不同微藻单位生物量释放的DMS、DMSP和丙烯酸还有明显的株间差异,这可能与藻类生长环境以及对生长环境的适应能力有关。(3)22种海洋微藻不同种类微藻中,DMS/AA在整个生长周期中变化较为复杂,在指数生长期DMS/AA总体随着藻密度的增加呈上升的趋势。在不同生长阶段AA/(DMSP+AA)变化趋势有所不同,但在部分生长阶段变化趋势相似。一般而言,该比值在稳定期,比值有所下降,而在衰亡期呈现上升趋势。而DMS/(DMSP+AA)生长周期内部分变化趋势相似,最大值一般出现在稳定期或衰亡期。3.不同氮磷比条件下硫代谢物的产生及碳参数研究(1)在不同的生长阶段,DMS、DMSP、AA的变化趋势具有一定的规律性,在指数生长期,三者的浓度随着藻密度的增加而增加。不同氮磷比条件下,DMSPp、DMS和丙烯酸的最大值均出现在N：P为16：1,而DMSPd的最大值出现在N：P为40：1。(2)不同的氮磷比条件下,DMSP降解途径变化有所不同,球形棕囊藻中,DMS/AA在指数生长期呈现增长的趋势,在稳定期后期达到峰值。DMS/AA最大值为N:P=16:1;AA/(DMSP+AA)比值在缓慢生长阶段有所下降,之后随着藻密度的增加而增加,在指数生长期后期呈上升趋势,稳定期达到峰值,在稳定期后期,比值迅速下降,N：P比为,16：1和40：1时,DMSP降解百分数较高：DMS/(DMSP+AA)随着藻密度的增加而增加,在稳定期达到最大值,DMS/(DMSP+AA)最大值出现在N：P为16：1。(3)球形棕囊藻对海水中二氧化碳系统产生明显的影响。在培养过程中体系pH、DIC、pCO2均随着薇藻的生长和消亡产生明显的有规律的变化。球形棕囊藻中pH呈现先升高后降低的趋势,DIC则先降低后升高,pC02与DIC呈现出相似的规律。当N：P为16：1时,球形宗囊藻的pH最大,此时,DIC和pCO2却最小。(4)以N：P为4：1为例探讨DMSP、DMS、AA与pCO2的关系发现,DMSPp, DMSPd与pCO2并没有相关性,而DMS,AA与pCO2呈现负相关性。
【关键词】：二甲基硫(DMS) β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP) 丙烯酸(AA) 海洋微藻 过程
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q949.2
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-14
• 0 前言14-16
• 1 文献综述16-25
• 1.1 海水中DMS前体——DMSP16-18
• 1.1.1 海洋微藻中的DMSP16-18
• 1.1.1.1 DMSP在海藻中的分布16-17
• 1.1.1.2 DMSP在藻细胞中的作用17-18
• 1.2 海水中DMSP降解转化18-21
• 1.2.1 DMSP降解途径18-19
• 1.2.2 影响DMSP降解因素19-21
• 1.2.2.1 DMSP裂解酶的催化作用19-20
• 1.2.2.2 DMSPd的浓度20
• 1.2.2.3 颗粒粒度的影响20-21
• 1.3 海水中DMS的产生与迁移转化过程21-23
• 1.3.1 海水中DMS产生和影响因素21-22
• 1.3.1.1 海水中DMS产生过程21
• 1.3.1.2 海水中DMS产生影响因素21-22
• 1.3.1.2.1 营养盐21
• 1.3.1.2.2 叶绿素a的含量21-22
• 1.3.2 海洋中DMS的迁移转化22-23
• 1.3.2.1 微生物降解22
• 1.3.2.2 化学氧化22
• 1.3.2.3 海气扩散22-23
• 1.4 丙烯酸的产生与迁移转化23-24
• 1.4.1 丙烯酸的产生23
• 1.4.2 海水中丙烯酸的迁移转化23-24
• 1.4.2.1 微生物的降解23
• 1.4.2.2 光化学氧化23-24
• 1.5 本文的研究内容和研究目标24-25
• 2 海洋微藻DMSPd降解的研究25-51
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验部分26-28
• 2.2.1 实验仪器26
• 2.2.2 实验试剂26-27
• 2.2.3 气相色谱与高效液相色谱条件27-28
• 2.3 实验方法28-34
• 2.3.1 培养条件28-30
• 2.3.2 DMSPd的降解实验30
• 2.3.3 测定方法30-34
• 2.3.3.1 DMS的测定方法30-31
• 2.3.3.2 DMSP的测定方法31-32
• 2.3.3.3 丙烯酸的测定方法32-33
• 2.3.3.4 光密度的测定方法33
• 2.3.3.5 相对生长率(μ)计算33
• 2.3.3.6 米氏方程33-34
• 2.4 结果与讨论34-49
• 2.4.1 三种海洋微藻在不同生长周期内生物量的动态变化34-35
• 2.4.2 三种海洋微藻在不同生长阶段培养液中产生DMS浓度的变化35-37
• 2.4.3 三种海洋微藻在不同生长阶段外源性DMSPd添加实验37-44
• 2.4.4 海洋微藻在不同生长阶段AA/(DMSP+AA)、DMS/AA和DMS/(DMSP+AA)的变化44-49
• 2.5 小结49-51
• 3. 海洋微藻产生DMSP、DMS和AA的研究51-71
• 3.1 引言51-54
• 3.2 实验部分54
• 3.3 结果与讨论54-69
• 3.4 小结69-71
• 4. 微藻在不同氮磷比条件下硫、碳体系的响应71-83
• 4.1 引言71
• 4.2 实验部分71-73
• 4.2.1 实验仪器71
• 4.2.2 实验试剂71-72
• 4.2.3 实验方法72
• 4.2.4 测定方法72-73
• 4.3 结果与讨论73-81
• 4.3.1 不同氮磷比对微藻种群密度的影响73-74
• 4.3.2 不同氮磷比对微藻DMSP、DMS和丙烯酸产生的影响74-76
• 4.3.3 不同氮磷比对球形棕囊藻AA/(DMSP+AA)、DMS/AA和DMS/(DMSP+AA)产生的影响76-78
• 4.3.4 不同氮磷比对球形棕囊藻pH、DIC和pCO_2产生的影响78-80
• 4.3.5 球形棕囊藻DMSP、DMS、AA与pCO_2的相关性分析80-81
• 4.4 小结81-83
• 5 结论83-85
• 6 研究展望85-86
• 参考文献86-91
• 致谢91-92
• 个人简历和发表的学术论文92

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本文编号：621041