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小球藻（Chlorella vulgaris）与共栖异养细菌相互作用及其对UV-B辐射增强的响应

2020-11-28阅读(397)

小球藻（Chlorella vulgaris）与共栖异养细菌相互作用及其对UV-B辐射增强的响应

论文摘要

海水养殖过程中,由于过分注重生态系生物结构中的部分因子（养殖对象）,削弱甚至排除了调节生态平衡的其它因子,简化了生态系统结构,切断了物质循环路线,造成生态平衡破坏,环境恶化.给经济和社会发展带来巨大损失。如何改善整个养殖生态环境,优化养殖模式,促进水产养殖业的稳定健康发展,已成为世界各国水产养殖业共同关注的焦点问题。因臭氧衰减而导致的UV-B（280nm-320nm）辐射增强是目前颇受关注的全球性的重大环境问题之一。研究表明,UV-B辐射增强对浮游植物和浮游细菌的生长有明显的调控作用。本文以我国常见饵料微藻-小球藻（Chlorella vulgaris）为实验对象,采用实验生态学的方法探讨了微藻与共栖异养细菌之间相互作用以及对UV-B辐射增强的响应。以期为阐明UV-B辐射增强对水生生态系统的影响机制提供科学依据,同时为海水养殖的生态修复技术提供理论支持。研究结果如下:1利用生态毒理学方法研究了小球藻和共栖异养细菌对抗生素的敏感性差异及建立小球藻无菌体系的方法。结果表明:建立小球藻无菌系的适宜抗生素为青霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素。通过涂平板挑取单克隆小球藻个体去除霉菌后,将小球藻培养液进行稀释过滤处理,依次加入法加入100IU的青霉素、庆大霉素、卡那霉素,分别处理两次,获得了无菌的小球藻藻株。2小球藻除菌后,生长规律发生明显变化。除菌藻的阻滞期、对数期和稳定期都明显延长,最大细胞密度增加。UV-B辐射胁迫改变了自然带菌藻和除菌藻的生长规律。0.2 J/m2-0.8J/m2的UV-B辐射促进自然带菌藻和除菌小球藻的生长,相同剂量对自然带菌藻的促进作用更大;大于1.6J/m2的UV-B辐射剂量,抑制二者的生长,相同剂量对除菌藻的抑制作用较大。3利用微生物学方法研究了小球藻不同生长时期共栖异养细菌的菌属组成和数量特征。结果如下:小球藻对异养细菌有明显的菌属选择性。小球藻的共栖异养细菌群落由芽孢杆菌属、气单胞菌属、假单胞菌属、黄杆菌属和产碱杆菌属组成。革兰氏阴性菌占据绝对优势,约为91.9%;小球藻的阻滞期、稳定期和衰退期的优势菌属为假单胞菌属,芽孢杆菌属为小球藻对数期优势菌;总菌数由大到小的顺序为:衰退期＞稳定期＞阻滞期＞对数期。4研究了小球藻不同生长时期共栖异养细菌的群落特征对UV-B辐射增强的响应变化。所有处理组3.2J/m2和小球藻对数期1.6J/m2的UV-B处理可以完全灭杀小球藻培养液中的气单胞菌;随UV-B辐射增强,小球藻阻滞期优势菌属由假单胞菌属逐渐被芽孢杆菌属代替。稳定期和衰退期则为假单胞菌属-黄杆菌属-芽孢杆菌属;随UV-B辐射增强,各生长期总菌数逐渐下降,以对数期下降最为明显。5运用生态毒理学方法和统计学方法研究了小球藻与共栖异养细菌之间的相互作用以及对UV-B辐射增强的响应变化。结果表明:正相互作用和负相互作用同时存在于共培养体系中。小球藻与共栖异养总菌数的相对增长率的变化总是对立的;随小球藻起始密度的增加,对细菌的抑制作用逐渐增强;低密度的细菌对小球藻的生长有促进作用,大于10×106cell/ml时,抑制小球藻的生长。小球藻与不同的共栖异养单株菌的相互作用机制不同,小球藻通过干扰性竞争抑制H1菌株的生长;对H2菌株的作用为资源性竞争;H1和H2菌株对小球藻的作用则分别为资源性竞争和干扰性竞争。6 UV-B辐射改变了小球藻与共栖异养细菌间的相互作用。低于0.8J/m2的UV-B辐射剂量处理有利于小球藻的生长而对异养细菌有抑制作用,且随UV-B辐射剂量的增加,这种促进和抑制效应愈加明显。UV-B辐射处理影响小球藻与共栖异养单株菌的作用机制。小球藻滤液经UV-B辐射处理后,对H1菌株的抑制作用减轻,对H2菌株生长没有影响;H1,H2菌株滤液经UV-B辐射处理后,培养的小球藻生长规律没有发生明显改变。7生态毒理学方法和交叉培养法研究了菌株H2的密度效应响应机制以及影响密度效应的因素。结果显示:H2菌株通过分泌化学物质来实现自我行为调节和对小球藻的抑制效应,细菌的密度和分泌到培养液中的化学物质的浓度是能否启动调节机制的必要条件。8小球藻的初始接种密度、H1菌株的胁迫以及UV-B辐射增强均影响H2菌株的密度效应。3者影响H2菌株密度效应的机制不同。小球藻主要是通过资源竞争抑制H2菌株的增加;H1菌株主要是通过利用H2分泌到培养液中的化学信号分子的浓度降低H2菌株密度效应;UV-B辐射主要是抑制H2菌株的细胞分裂速度控制H2菌株的生长。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 研究综述
  • 1 海洋微藻的研究
  • 1.1 微藻的应用研究
  • 1.1.1 微藻的营养价值
  • 1.1.2 微藻胞外产物的研究
  • 1.1.3 微藻的能源化利用研究
  • 1.1.4 利用微藻生产类胡萝卜素（carotenoids）的研究
  • 1.1.5 利用微藻富集微量元素的研究
  • 1.2 微藻无菌化的研究
  • 1.2.1 化学方法
  • 1.2.2 物理方法
  • 1.2.3 利用其他生理特性法
  • 1.2.4 藻株无菌检测
  • 1.3 小球藻的研究
  • 1.3.1 小球藻的培养技术研究
  • 1.3.2 利用生物技术开发利用小球藻天然产物的研究
  • 1.3.3 利用小球藻生产天然药物的研究
  • 1.3.4 利用生物技术将小球藻作为能源开发及治理环境污染的研究
  • 2 海洋浮游异养细菌的研究
  • 2.1 异养细菌研究方法
  • 2.1.1 异养菌的计数方法
  • 2.1.2 细菌分类学研究方法
  • 2.2 细菌胞外活性物质的研究
  • 2.3 微生态制剂的研究
  • 2.4 细菌群感效应的研究
  • 3 微藻和异养细菌关系的研究
  • 3.1 藻菌相互促进的研究
  • 3.2 细菌溶藻的研究
  • 3.3 微藻抑菌的研究
  • 4 UV-B辐射增强的海洋生物学效应
  • 4.1 UV光谱效应和变化趋势
  • 4.2 UV-B辐射增强对海洋微藻的影响
  • 4.3 UV-B辐射增强对海洋浮游异养细菌的影响
  • 4.4 UV-B辐射增强对生态系统的影响
  • 4.5 微藻和异养细菌对UV-B辐射的响应及保护机制
  • 4.5.1 逃避UV-B辐射
  • 4.5.2 屏障UV-B辐射
  • 4.5.3 补偿物质的合成
  • 4.5.4 ROS的清除
  • 4.6 DNA的修复
  • 5 立论依据
  • 参考文献
  • 第二章 小球藻无菌培养体系的建立及对UV-B辐射的响应
  • 1 材料与方法
  • 2 结果
  • 3 讨论
  • 4 小结
  • 参考文献
  • 第三章 小球藻共栖异养细菌群落结构特征及其对UV-B辐射的响应
  • 1 材料与方法
  • 2 结果
  • 3 讨论
  • 4 小结
  • 参考文献
  • 第四章 小球藻与异养细菌相互作用及其对UV-B辐射的响应
  • 1 材料与方法
  • 2 结果
  • 3 讨论
  • 4 小结
  • 参考文献
  • 第五章 小球藻共栖异养细菌-H2菌株的密度效应及其对UV-B辐射的响应
  • 1 材料与方法
  • 2 结果
  • 3 讨论
  • 4 小结
  • 参考文献
  • 结论
  • 创新点与下一步开展的工作
  • 在读期间发表的文章
  • 致谢

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