3种环境因子对刚毛藻吸收氮的影响研究.pdf
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1、D O I:1 0.1 6 3 7 8/j.c n k i.1 0 0 3-1 1 1 1.2 1 0 8 6第4 2卷第5期2 0 2 3年9月水产科学F I S HE R I E S S C I E N C EV o l.4 2N o.5S e p.2 0 2 33种环境因子对刚毛藻吸收氮的影响研究王路平1,唐永涛1,汪 晨1,唐伯平2,成永旭1(1.上海海洋大学 水产与生命学院,农业农村部淡水水产种质资源重点实验室,上海2 0 1 3 0 6;2.盐城师范学院 湿地学院,江苏省盐土生物资源研究重点实验室,江苏 盐城2 2 4 0 0 2)摘 要:氮是水生植物重要的营养盐之一,氮的利用能力
2、对水生植物生态位的竞争有重要影响,而氮的利用又受到环境因子的影响。聚焦对养殖有重要影响的刚毛藻,以期探索环境因子对刚毛藻吸收氮的影响,为刚毛藻除氮或控制刚毛藻生物量提供思路。以氯化铵作为氮源,连续检测刚毛藻吸收氮情况,确定刚毛藻稳定吸收氨氮的时间程和适宜浓度,在此基础上做不同梯度的温度、p H和光照度对刚毛藻吸收氮影响的L 9(33)正交试验。试验结果显示,在氨氮浓度为8 0m o l/L、时间程为0.51.5h时,刚毛藻对氨氮的吸收与时间呈线性关系(r20.9 9)。正交试验结果显示,温度对刚毛藻吸收氨氮影响显著(P0.0 5)。刚毛藻吸收氨氮的影响因子强弱顺序为:温度p H光照度。刚毛藻吸
3、收氨氮的3个最佳环境因子组合为:2 5、p H9、光照度4 5 0 0l x。刚毛藻多种酶活性和总抗氧化能力与其吸收氨氮速率的相关分析结果显示,环境因子通过多种酶以及非酶类影响刚毛藻吸收氮。本试验结果可为刚毛藻相关研究、污水净化,预测和抑制刚毛藻等丝状藻类的大量发生提供依据。关键词:刚毛藻;温度;光照度;p H;氨氮;酶活性中图分类号:S 9 4 6.3文献标识码:A文章编号:1 0 0 3-1 1 1 1(2 0 2 3)0 5-0 8 8 4-0 7收稿日期:2 0 2 1-0 5-1 4;修回日期:2 0 2 2-0 1-2 0.基金项目:财 政 部 与 农 业 农 村 部 现 代 农
4、业 产 业 技 术 体 系 专 项(C A R S-4 8);上 海 市 科 委 工 程 技 术 中 心 能 力 提 升 项 目(1 9 D Z 2 2 8 4 3 0 0);黄河三角洲人才工程(D Y R C 2 0 1 9 0 2 1 0).作者简介:王路平(2 0 0 0),女,本科生;研究方向:养殖生态.E-m a i l:l p w a n g 0 0 2 91 6 3.c o m.通信作者:成永旭(1 9 6 4),男,教授;研究方向:甲壳动物生态养殖.E-m a i l:y x c h e n g s h o u.e d u.c n.中国许多城市河道与湖泊都面临水体氮、磷超标问题
5、1-2。刚毛藻(C l a d o p h o r a)属绿藻纲刚毛藻科,对外界环境耐受程度大,具有很强的适应能力,使其在复杂的污水环境中生长成为可能,刚毛藻分布广泛,作为净水植物便于就地取材,避免了物种引入造成的生物入侵问题3-4。此外,刚毛藻具有快速繁殖和易于回收的特点,具有人为可控性,利用刚毛藻去除污水中的氮、磷具有经济环保和可控性强的优势5。因此,在目前大型净水丝状藻类中,刚毛藻是理想的净水物种之一6。但在虾、蟹养殖过程中,刚毛藻大量繁殖不仅会占据水体空间、遮挡光照,影响水草、微藻的生长,缠绕虾蟹,而且老化腐烂后会引起水质恶化、溶解氧下降等问题,引起虾、蟹死亡7-9。氮、磷对 刚 毛
6、藻 的 生 长 至 关 重 要1 0,尤 其 是氮1 1。马沛明1 2通过试验证明,刚毛藻优先利用氨氮。本试验中,笔者选择氨氮作为氮源来研究不同环境因子对刚毛藻吸收氮的影响,以期通过调控环境因子来控制刚毛藻吸收氮,进而为人为调控刚毛藻生物量提供参考。1 材料与方法 1.1 藻种采集与鉴定试验用藻种采自上海海洋大学崇明基地河蟹塘。将采回的新鲜藻体除杂、反复清洗,置于光照培养箱中用纯水暂养。用显微镜观察法和分子方法(I T S-9 F 5 -C C G C C C G T C G C T C C T A C C GAT T-G G G T G T G-3;I T S-7 R 5 -T C C C
7、T T T T C G C T C G C-C G T T A C T A-3)1 3进行种类鉴定。1.2 试验仪器与测定方法1.2.1 试验仪器MG Z-1 2 0 L-3三温区光照培养箱(上海丙林电子科技有限公司)、紫外分光光度计(北京普析通用T 6新世纪)、显微镜(奥林巴斯C X 3 3)等。1.2.2 测定方法氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法1 4;谷氨酰胺合成酶活性、超氧化物歧化酶活性、总抗氧化能力的测定均采用南京建成科技有限公司试剂盒进行。1.3 试验方法1.3.1 试验时间程和氨氮浓度选择为确定合理的取样时间和处理浓度,采取多氨氮浓度梯度及多时间点取样法。将暂养的刚毛藻置于装有无
8、氮B G 1 1培养基(用氯化铁代替柠檬酸铁铵,排除铵根离子的影响)的塑料培养箱中,然后氮饥饿培养4 8h。选择氯化铵作为氮源,在磷浓度为1 0m o l/L条件下,根据预试验结果,设置6个氨氮 浓 度 组:2 0、4 0、8 0、1 2 0、1 8 0m o l/L和3 0 0m o l/L,培养液体积为1L,对照组不放藻,每组3个平行。用吸水纸将刚毛藻表面水分吸干,称取1.0g放入烧杯中,及时用玻璃棒将其搅拌分散,使其均匀分布在烧杯中,然后放入光照培养箱中培养(温度2 5、p H8、光照度4 5 0 0l x)。在放入藻后的0、0.5、1.0、1.5、2.5、3.5、5.0、7.0h分别取
9、水样5m L,用分光光度法测定水样中氨氮浓度,并计算氨氮的吸收速率。1.3.2 正交试验如上所述,对清洗的刚毛藻进行氮饥饿4 8h。在刚毛藻稳定吸收氨氮的时间程和浓度下,选择温度、p H、光照度3个环境因子,按照表1进行正交试验设计。温度、光照度通过光照培养箱进行调节,p H通过0.1 0m o l/L的氢氧化钠和盐酸进行调节。培养液体积和刚毛藻的添加量与上述试验相同,过程中不曝气。在0h和1.5h取水样测定氨氮含量,计算刚毛藻在01.5h时的氨氮吸收速率。在1.5h时采集刚毛藻样品,测定藻体的谷氨酰胺合成酶活性、超氧化物歧化酶活性、总抗氧化能力。表1 正交试验设计L 9(33)正交表 T a
10、 b.1 T h ed e s i g no fo r t h o g o n a l e x p e r i m e n tL 9(33)o r t h o g o n a l t a b l e组别G r o u p温度/T e m p a r e t u r e光照度/l xI l l u m i n a n c ep HN 12 02 5 0 07N 22 04 5 0 08N 32 06 5 0 09N 42 52 5 0 08N 52 54 5 0 09N 62 56 5 0 07N 73 02 5 0 09N 83 04 5 0 07N 93 06 5 0 081.4 数据处理与
11、分析刚毛藻对氨氮的吸收速率计算公式如下:v=(c1c2)V/(mt)式中,v为吸收速率m o l/(gh),c1为前一次取样浓度(m o l/L),c2为后一次取样浓度(m o l/L),V为前一次取样时培养液的体积(L),m为刚毛藻的湿质量(g),t为两次取样的时间间隔(h)。用E x c e l计算每组试验的平均值和标准误差,用S P S S1 9.0对氨氮的吸收速率和谷氨酰胺合成酶活性进行单因素方差分析。对正交试验结果进行多因素方差分析,P0.9 9)。不同氨氮浓度组吸收速率随时间变化的曲线见图1 b,在氨氮初始浓度为8 0m o l/L、时间程为0.5 1.5h时,0.5 1.0h和1
12、.0 1.5h时间程的吸收速率均约为4 5.1 0m o l/(gh),吸收速率基本相等。另外,由图1 b可见,在0 0.5h时,刚毛藻对氨氮的吸收速率较小。从整体上看,刚毛藻对氨氮的吸收速率呈现波动式变化。2.3 正交试验2.3.1 氨氮的吸收速率根据上述试验结果,选择氨氮初始浓度为8 0m o l/L的培 养 介 质 进 行 正 交 试 验,采 样 时 间 在1.5h。各试验组中刚毛藻对氨氮的吸收速率见图2 a,其中N 5组刚毛藻对氨氮的吸收速率最高,而N 8组的吸收速率最低。多因素方差分析结果(表2)显示,温度对刚毛藻吸收氨氮的速率有显著影响(P0.0 5),3个因子的F值大小排序为:温
13、度p H光照度。588第5期王路平等:3种环境因子对刚毛藻吸收氮的影响研究图1 刚毛藻对氨氮的吸收F i g.1 A b s o r p t i o no f a mm o n i an i t r o g e nb yC l a d o p h o r aa.培养介质中氨氮浓度随时间变化趋势;b.不同氨氮浓度组吸收速率随时间变化趋势.a.c h a n g ec u r v eo fNH4+-Nc o n c e n t r a t i o nw i t ht i m ei nc u l t u r em e d i u m;b.t h ec u r v eo fa b s o r p t
14、i o nr a t ew i t ht i m ei nd i f f e r e n tNH4+-Nc o n c e n t r a t i o ng r o u p s.图2 不同试验组刚毛藻氨氮吸收速率及对应的谷氨酰胺合成酶活性F i g.2 T h ea b s o r p t i o nr a t eo fN H4+-No fC l a d o p h o r aa n dc o r r e s p o n d i n gG Sa c t i v i t y i nd i f f e r e n t e x p e r i m e n t a l g r o u p s标有不同小
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