氮磷营养盐对东海典型浮游植物生长及硝酸还原酶活性的影响

论文摘要

本文选择我国东海几种典型浮游植物,分属于硅藻门和甲藻门,采用实验室一次性培养,对藻细胞硝酸还原酶活性（NRA）的离体法测定条件进行了优化。并以此实验结果为基础,对几种浮游植物在不同氮磷浓度梯度及氮磷比的环境中,藻的生长及藻细胞NRA的变化情况进行了研究。其中,氮磷浓度梯度的设定是参考实验室培养较为常用的f/2营养液配方及东海赤潮高发区的实测营养盐浓度来设定的（Si、维生素及微量元素的浓度同f/2,固定N/P,只改变氮磷的浓度）;氮磷比结构实验是固定PO4-P=7.2μmol L-1或NO3-N=176μmol L-1,将N/P分别设定为0、8、16、32、64。本文研究初步得出以下主要结论:1.离体法测定条件的优化:（1）在本文实验条件下,锥状斯氏藻、塔玛亚历山大藻、东海原甲藻、尖刺拟菱形藻、中肋骨条藻及旋链角毛藻的NRA存在着种属差异,在酶促反应速度恒定时间、Km-NO3、Km-NADH及FAD的响应等方面都有所不同。（2）根据各因素对NRA测定值的影响结果,最终确立了提取液研磨时间为5 min,底物KNO3浓度为10 mmol/L,NADH浓度为0.30 mmol/L的通用NRA实验室离体法测定条件。除锥状斯氏藻外,其余实验所选藻种的酶促反应时间可定为30 min。2.不同营养盐浓度下,浮游植物的生长趋势、硝酸还原酶活性的变化以及二者之间的关系（1）实验所选藻种,在接种第二天便迅速进入了指数生长期,这表明其对氮磷浓度的变化具有一定的适应能力,在环境适宜时,能迅速占据数量优势,甚至诱发有害水华或赤潮。（2）不同N/P的实验结果表明,在固定NO3-N浓度为176μmol·L-1时,除未添加磷酸盐的培养组外,其余各组藻的最大生长速率及终止生物量有很大差异;而固定PO4-P浓度为7.2μmol·L-1时,除未添加硝酸盐的培养组外,二者差异相对较小。因此,东海原甲藻和中肋骨条藻的生长更易受到磷酸盐浓度的影响。（3）各培养组藻细胞NRA变化趋势相似,即接种后受硝酸盐诱导持续增大,并在指数生长期内出现最高值,之后逐渐下降并停留在一个较低的水平。但是同种藻在不同营养盐浓度下的酶活力值不同,一般随着营养盐浓度的增大,NRAmax也有逐渐增大的趋势,而且对于东海原甲藻,藻细胞NRA在浓度梯度实验和不同N/P的实验中均出现了阈值;相同营养盐条件下,不同藻种之间的酶活性也存在差异,塔玛亚历山大藻>中肋骨条藻尖刺拟菱形藻>东海原甲藻。（4）硝酸还原酶活性与藻的生长之间存在相关性,表现为在一定的营养盐浓度范围内,NRAmax与μmax随营养盐浓度的变化趋势一致,但不同藻种有所差异。氮磷浓度梯度实验表明:对于东海原甲藻和塔玛亚历山大藻,当固定N/P=24, 17.6≤NO3-N≤880μmol·L-1时,二者变化趋势一致;对于中肋骨条藻,当固定N/P=24, 17.6≤NO3-N≤176μmol·L-1时,二者变化趋势一致,继续增大营养浓度,NRAmax继续增大,而μmax却迅速下降;尖刺拟菱性藻的NRAmax与μmax随营养盐浓度的变化趋势也不完全一致。不同N/P的实验也有类似结果。因此,硝酸还原酶活性与藻生长并不是完全一致的。（5）最大藻密度出现时间明显滞后于NRAmax的出现时间,表明藻的生长与硝酸盐的同化相比具有滞后效应综上所述,本文采用优化的实验室NRA离体法,全面、深入的研究了东海原甲藻等浮游植物对氮磷浓度、氮磷比值的需求特性及生长生理响应,从酶动力学的角度分析了东海典型浮游植物种群增长特征,对进一步阐明东海典型赤潮发生过程及受控原因提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 硝酸还原酶的研究意义
• 1.2 硝酸还原酶活性的测定方法
• 1.2.1 离体法
• 1.2.2 活体法
• 1.3 营养盐等因子对硝酸还原酶活性的影响
• 1.3.1 营养盐对硝酸还原酶活性的影响
• 1.3.2 光照对硝酸还原酶活性的影响
• 1.3.3 其它因子对硝酸还原酶活性的影响
• 1.4 营养盐等因子对浮游植物生长的影响
• 1.4.1 氮素对浮游植物生长的影响
• 1.4.2 磷对浮游植物生长的影响
• 1.4.3 营养盐结构对浮游植物生长的影响
• 1.4.4 其他因子对浮游植物生长的影响
• 1.5 本文的研究目的和意义
• 2 实验部分
• 2.1 仪器和材料
• 2.1.1 主要仪器设备
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 实验藻种
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验藻种的培养
• 2.2.2 硝酸还原酶活性的两种测定方法及比较
• 2.2.3 离体法测定条件的优化
• 2.2.4 N、P 浓度及N/P 结构的设定
• 2.2.5 藻密度的测定及比生长率的计算
• 3 NRA 测定方法的比较及离体法测定条件的优化结果
• 3.1 离体法提取时间的确定
• 3.2 活体法振荡时间的确定
• 3.3 酶促反应时间的确定
• 3.4 两种测定结果的比较
• 3 浓度的影响'>3.5 KNO₃浓度的影响
• 3.6 NADH 浓度的影响
• 3.7 FAD 浓度的影响
• 3.8 小结
• 4 氮磷双因子对东海典型浮游植物生长及NRA 的影响
• 4.1 东海原甲藻
• 4.2 塔玛亚历山大藻
• 4.3 尖刺拟菱形藻
• 4.4 中肋骨条藻
• 4.5 小结
• 5 氮、磷单因子对东海典型浮游植物生长及NRA 的影响
• 5.1 东海原甲藻
• 5.1.1 硝酸盐和磷酸盐对东海原甲藻生长的影响
• 5.1.2 硝酸盐和磷酸盐对对东海原甲藻NRA 的影响
• 5.1.3 东海原甲藻生长与NRA 的关系
• 5.1.4 小结
• 5.2 中肋骨条藻
• 5.2.1 硝酸盐和磷酸盐对中肋骨条藻生长的影响
• 5.2.2 硝酸盐和磷酸盐对中肋骨条藻NRA 的影响
• 5.2.3 中肋骨条藻生长与NRA 的关系
• 5.2.4 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历
• 学术论文发表情况