王 健，周天藝＊＊，高文程，浦海清，楊柳燕，2＊＊＊

(1:南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京210046)

(2:污染控制與資源化研究國家重點實驗室，南京210046)

低氧化還原電位對銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)生長的抑制及恢復(fù)的影響*

王 健1，周天藝1＊＊，高文程1，浦海清1，楊柳燕1，2＊＊＊

(1:南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京210046)

(2:污染控制與資源化研究國家重點實驗室，南京210046)

在實驗室光照黑暗交替培養(yǎng)下，用半胱氨酸下調(diào)黑暗起始時的氧化還原電位(ORP)，研究低電位對銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB 469)生長的影響，并探索低電位脅迫消除后銅綠微囊藻生長的恢復(fù)潛力.結(jié)果表明，在－50～－100 mV范圍內(nèi)水體ORP越低，其對銅綠微囊藻生長的抑制作用越強(qiáng).低ORP可抑制銅綠微囊藻對磷的吸收，且這種抑制程度與電位變化無關(guān).－50～－75 mV的電位對銅綠微囊藻SOD酶活性有促進(jìn)作用，而－90～－100 mV電位明顯抑制SOD酶活.當(dāng)?shù)蚈RP脅迫消除后，銅綠微囊藻能夠恢復(fù)至最初的生長狀態(tài)，同時伴隨含磷量的提高和SOD酶活的恢復(fù)，－50～－75 mV電位脅迫對藻消除脅迫后的生長更有促進(jìn)作用.因此，低ORP對銅綠微囊藻的生長會產(chǎn)生不利影響，但是該影響是可逆的.

銅綠微囊藻;氧化還原電位;生長抑制;恢復(fù);磷;SOD酶;葉綠素a

湖泊富營養(yǎng)化問題越來越受到公眾的關(guān)注，特別是自2007年5月太湖藍(lán)藻水華暴發(fā)事件和由洋河水庫藍(lán)藻產(chǎn)生異味物質(zhì)導(dǎo)致飲用水危機(jī)以來［1］，國內(nèi)外學(xué)者對暴發(fā)水華的藍(lán)藻進(jìn)行大量研究.其中，對藍(lán)藻水華的優(yōu)勢種——銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)的研究最多，耐高溫［2］、適應(yīng)低光［3］和低氮磷比［4］等是其成為藍(lán)藻水華優(yōu)勢種的原因.有研究表明銅綠微囊藻對水體氧化還原電位(ORP)變化的響應(yīng)機(jī)制也可能是其成為優(yōu)勢種的原因之一［5］.

生物對于水體不同ORP具有不同的響應(yīng)機(jī)制，但是富營養(yǎng)化水體中藻類對ORP的響應(yīng)機(jī)制研究相對較少.自然水體中ORP一般呈現(xiàn)白天升高夜晚降低的規(guī)律波動［5］，因此在夜間低ORP條件下，銅綠微囊藻及好氧微生物對低ORP的響應(yīng)機(jī)制，也可能是使其成為優(yōu)勢種群的一個重要生存策略.對席藻(Phormidium sp.)的研究表明，席藻可以形成與銅綠微囊藻類似的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，阻止外界氧氣進(jìn)入團(tuán)粒中央，從而在內(nèi)部形成一個相對厭氧的環(huán)境.此時若打散席藻的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)將嚴(yán)重影響其光合效率，但是再降低水體的ORP，其光合效率又可以恢復(fù)到初始狀態(tài)［6］.低ORP可以促進(jìn)銅綠微囊藻對磷的攝取，在體內(nèi)形成多聚磷，以抵抗外界不良因素的影響［7］.探索銅綠微囊藻針對不同ORP的響應(yīng)機(jī)制，以及低電位脅迫消除后銅綠微囊藻的生長恢復(fù)狀況的研究還未見報道.本研究對于揭示藍(lán)藻水華暴發(fā)的周期性和富營養(yǎng)化湖泊進(jìn)行清淤治理后藍(lán)藻水華重新出現(xiàn)的原因具有十分重要的意義.

本研究利用半胱氨酸調(diào)節(jié)藻培養(yǎng)液ORP.半胱氨酸是一種能夠在短時間內(nèi)降低水體ORP、含有還原性巰基的氨基酸，濃度超過0.04%時會對藻體產(chǎn)生毒害作用［6］.本試驗依據(jù)自然水體ORP變化范圍，半胱氨酸濃度梯度設(shè)置在0.04%以下.同時為模擬自然水體電位變化情況，每隔24 h在黑暗初始調(diào)節(jié)水體的ORP.待對照組銅綠微囊藻生長到達(dá)穩(wěn)定期后，結(jié)束生長抑制試驗，進(jìn)入銅綠微囊藻生長的恢復(fù)試驗.實驗通過測定銅綠微囊藻各項生理指標(biāo)，探索銅綠微囊藻對不同低ORP的響應(yīng)機(jī)制，為解釋藻華暴發(fā)與環(huán)境因素之間的關(guān)系提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB 469)由中國科學(xué)院水生生物研究所提供，采用BG-11培養(yǎng)基在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為光暗比12 h∶12 h、光強(qiáng)2200 lx、溫度25℃.

1.2 試劑

半胱氨酸由中國惠興生化試劑有限公司提供，純度99%以上，其余試劑均為國產(chǎn)分析純.

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計 根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果，半胱氨酸的最終濃度梯度為 7.0、12.5、17.5 和 22.0 μg/ml，可以分別形成－50、－75、－90和－100 mV的起始電位.取對數(shù)生長期的銅綠微囊藻接種于BG-11培養(yǎng)基中，使每瓶的藻密度達(dá)到106cells/ml后，在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，除四個培養(yǎng)組外，另設(shè)一對照組，每組4個平行.前期試驗表明每天加入的半胱氨酸均可以被完全氧化，故于每天黑暗培養(yǎng)初始時重新加入相應(yīng)劑量的半胱氨酸，使體系內(nèi)ORP再次到達(dá)設(shè)定值.同時控制加入液體體積與取樣測定所用體積相等，保證培養(yǎng)體系總體積不變.每天測定銅綠微囊藻生長的生理生化指標(biāo)，其中實驗最后一天測定銅綠微囊藻的SOD酶活性.

待對照組中銅綠微囊藻生長進(jìn)入穩(wěn)定期后，開始對受低ORP脅迫的銅綠微囊藻進(jìn)行生長恢復(fù)試驗.將同一ORP梯度的藻培養(yǎng)液混合后過濾，再用新鮮BG-11培養(yǎng)基充分洗凈后重新接種至新的BG-11培養(yǎng)基中，控制接種量以保證各處理組間的藻密度與總體積相同.每一ORP梯度的藻培養(yǎng)液設(shè)定3個平行，另設(shè)一對照組.在上述相同的培養(yǎng)條件下培養(yǎng)，每天測定表征銅綠微囊藻生長恢復(fù)狀況的生理生化指標(biāo).

1.3.2 銅綠微囊藻細(xì)胞密度的測定 采用比色法測定銅綠微囊藻密度.試驗前，取0.3 ml不同濃度銅綠微囊藻藻液，利用酶標(biāo)儀(Power Wave X)測定其在680 nm波長的吸光度值，再使用細(xì)胞計數(shù)儀(BECKMAN COULTER)對各個濃度藻液進(jìn)行計數(shù)，得到藻密度與吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=107x+51653.從接種之日起，每隔24 h在黑暗期初始時取0.3 ml藻液，測定其在680 nm的吸光度值.

1.3.3 葉綠素a含量的測定 采用乙醇萃取葉綠素a［8］.在恢復(fù)試驗階段，每隔48 h在黑暗期初始時分別取1 ml藻液，12000 r/min離心10 min后吸取950 μl上清液棄去，加入200 μl 95%乙醇(V/V)，振蕩搖勻，在4℃冰箱內(nèi)避光萃取24 h后取出，12000 r/min離心5 min，再取150 μl上清液以95%乙醇作為參比使用酶標(biāo)儀分別測定649、665 nm的吸光度，Chl.a含量(μg/108cells)計算公式為:

式中，V1為提取液體積(ml);V2為藻液體積(ml);ρ為藻細(xì)胞密度(cells/ml).

1.3.4 單位銅綠微囊藻含磷量的測定 采用過硫酸鉀消解法預(yù)處理樣品，利用以抗壞血酸為還原劑的鉬銻抗分光光度法［9］測定培養(yǎng)液和藻液中的總磷含量.取1 ml藻液于2000 r/min下離心10 min，取0.5 ml上清液用于測定培養(yǎng)液中含磷量.另取1 ml藻液用于測定藻液中的總磷含量，兩者中各加入1 ml 5%過硫酸鉀，定容到10 ml后混勻，于121℃下消化30 min消解.同樣按此步驟進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線各組樣的處理.消解完成后，加入0.2 ml抗壞血酸，混勻放置30 s后加入0.4 ml鉬酸鹽溶液，再次混勻反應(yīng)15 min后測定700 nm處的吸光度.單位銅綠微囊藻含磷量(μg/108cells)計算公式為:

式中，TP0為藻液中總磷含量(μg/ml);TP1為培養(yǎng)液中總磷含量(μg/ml);ρ為藻細(xì)胞密度(cells/ml).

1.3.5 超氧化物歧化酶活性的測定 采用氮藍(lán)四唑光化學(xué)還原反應(yīng)法測定銅綠微囊藻超氧化物歧化酶(SOD酶)活性［10］.取30 ml藻液，用0.45 μm玻璃纖維濾膜過濾后，將濾膜置于研缽中，加入一定量的液氮研碎，待液氮揮發(fā)干凈后再加入提取液進(jìn)行研磨，研磨至鏡檢無完整細(xì)胞.完成后，將混合液于5000 r/min下離心10 min，上清液即為粗酶液，對其進(jìn)行SOD酶活性的測定.在560 nm波長下測定各管的吸光度，以抑制反應(yīng)50%的酶量為1個SOD酶單位，用U表示.SOD酶活性(U/108cells)計算公式為:

式中，A0為對照管的光吸收值;As為樣品管的光吸收值;Vt為樣液總體積(ml);Vs為測定時樣品用量(ml);M為30 ml藻液中的細(xì)胞數(shù)(cells).

1.4 數(shù)據(jù)處理及作圖

采用Excel 2007計算試驗結(jié)果，SPSS 17.0進(jìn)行ANOVA統(tǒng)計分析，以P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著.采用Origin 8.5軟件作圖.

圖1 不同氧化還原電位下銅綠微囊藻生長曲線Fig.1 Growth curves of M.aeruginosa under different ORPs

2 結(jié)果與討論

2.1 氧化還原電位對銅綠微囊藻生理特性的影響

2.1.1 不同ORP下銅綠微囊藻的生長 銅綠微囊藻的生長在試驗第2 d進(jìn)入對數(shù)期，第4 d時不同ORP暴露后的銅綠微囊藻生長曲線開始出現(xiàn)差異，對照組繼續(xù)快速生長，而其他試驗組生長均受到抑制，生長曲線逐漸平緩(圖1).其中－50 mV電位處理組對數(shù)期為6 d，明顯大于除對照組外其他三個組4 d對數(shù)期，由此可見－50 mV對銅綠微囊藻生長的抑制作用相對較小.低于一定閾值的ORP會對銅綠微囊藻細(xì)胞的膜電位產(chǎn)生不利影響.一般銅綠微囊藻的膜電位在－10 mV左右［11］，在本實驗設(shè)置梯度下，銅綠微囊藻的膜電位明顯受到了影響.膜電位的變化直接影響其表面相關(guān)酶的活性，尤其是一些與ORP相關(guān)的酶，低的ORP會干擾這些酶的正常功能.例如對鐵氧還蛋白的干擾會影響其正常的電子傳遞［12］，使得其光合作用受到抑制，進(jìn)而影響其ATP的合成.而ATP的缺乏則會影響以ATP為能量的酶活，導(dǎo)致藻生長受到抑制或轉(zhuǎn)入衰亡期.

2.1.2 不同ORP下銅綠微囊藻的磷吸收 磷是銅綠微囊藻生長的必需元素，過量磷也是導(dǎo)致藍(lán)藻水華的重要因子之一［13］.在低ORP作用下最初的2 d內(nèi)，處理組的單位銅綠微囊藻含磷量略高于對照組(圖2a)，表明短時間的低ORP作用有利于銅綠微囊藻對磷的吸收，這與前人的研究結(jié)果相一致［7］.從第4 d起，連續(xù)暴露的處理組的單位銅綠微囊藻總含磷量明顯低于對照組，表明連續(xù)的低ORP作用不利于藻吸收磷(P＞0.05，各處理組間無顯著差異).因此，低ORP干擾銅綠微囊藻正常的生理代謝，這種干擾可能在于低電位對銅綠微囊藻的鐵氧還蛋白的電子傳遞產(chǎn)生影響，使其ATP合成受阻，從而間接影響其它與能量相關(guān)的酶的活性，例如對以ATP作為能量的轉(zhuǎn)移磷的膜蛋白的抑制作用，使得磷酸根的主動運(yùn)輸受到抑制［14］，最終導(dǎo)致磷的吸收量減少;亦或低ORP干擾細(xì)胞膜電位，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)變化，使細(xì)胞膜通透性增加，細(xì)胞內(nèi)含磷物質(zhì)外泄［15］.

2.1.3 不同ORP對銅綠微囊藻SOD酶的影響 SOD酶是細(xì)胞體內(nèi)消除活性氧自由基的關(guān)鍵酶類之一.不同處理組的SOD酶活性在試驗?zāi)┢诔霈F(xiàn)明顯差異，呈現(xiàn)“低促高抑”的效應(yīng).即－50～－75 mV電位促進(jìn)銅綠微囊藻SOD酶的活性，而－90～－100 mV電位明顯抑制SOD酶活性(圖2b).這一現(xiàn)象表明低ORP導(dǎo)致膜電子傳遞發(fā)生障礙，產(chǎn)生膜脂質(zhì)過氧化［16］.－50～－75 mV電位引發(fā)細(xì)胞SOD酶活上升，以消除其帶來的不利影響，但是當(dāng)電位低至－90～－100 mV時，低電位對細(xì)胞膜上的SOD酶產(chǎn)生毒性效應(yīng)，使其酶活下降.

圖2 不同ORP對銅綠微囊藻含磷量(a)和SOD酶活性(b)的影響Fig.2 The contents of phosphorus(a)and SOD activity(b)in M.aeruginosa under different ORPs

ORP是衡量水體氧化還原能力的指標(biāo)，它受到生物和非生物因素的影響.當(dāng)草型湖泊中大型植物覆蓋面積達(dá)到80%～100%時，底質(zhì)表層水體的ORP會顯著降低［17］;在太湖梅梁灣藍(lán)藻水華形成時，死亡藻體消耗水體中大量溶解氧，也會使得水體ORP大幅下降［7，18］，這些生物因素都會影響水體的ORP.在非生物因素中，水體中氧化還原性物質(zhì)的含量對ORP的影響起主導(dǎo)作用.比如隨著湖泊富營養(yǎng)化程度的加劇，湖泊水體中積累的易降解小分子有機(jī)物含量增多，導(dǎo)致水體耗氧量增加，ORP降低［19］.而其它的非生物因素如溫度、光照、水體酸堿度和風(fēng)的擾動等［17］，主要通過影響水體中還原性物質(zhì)的氧化速率和復(fù)氧速率，間接影響水體的ORP.ORP與水中溶解氧濃度的對數(shù)呈正相關(guān)，與pH值呈負(fù)相關(guān)［20］.低ORP有利于底質(zhì)中磷的釋放［21］，沉積物表層藻類和細(xì)菌等生物在低ORP時不能有效儲磷是導(dǎo)致底質(zhì)磷釋放的重要原因.在大量暴發(fā)微囊藻水華的水體中，由于微囊藻的衰亡等導(dǎo)致水體ORP下降，形成不利于微囊藻自身生長的環(huán)境條件，從而抑制其不斷增殖，這可能是生物自我調(diào)控的方式之一.

2.2 不同ORP暴露后銅綠微囊藻的恢復(fù)試驗

2.2.1 ORP暴露銅綠微囊藻的生長恢復(fù) 低ORP脅迫消除后，銅綠微囊藻在第2 d進(jìn)入對數(shù)生長期，在整個試驗期內(nèi)均保持對數(shù)生長.四種ORP暴露后處于對數(shù)生長期的藻比生長速率分別為0.533、0.408、0.433和0.385 d－1(圖3a).－50 mV電位暴露的恢復(fù)組的銅綠微囊藻獲得了最大的比生長速率，且這種優(yōu)勢在培養(yǎng)6 d后逐漸顯現(xiàn)出來;－75 mV電位暴露的恢復(fù)組在進(jìn)入對數(shù)期后，培養(yǎng)第8 d的藻密度與對照組基本一致，第9、10 d略大于對照組;－90 mV和－100 mV兩個恢復(fù)組在試驗期內(nèi)保持相對一致的生長速率，并且藻密度均低于對照組，表明－90和－100 mV電位的連續(xù)作用對銅綠微囊藻產(chǎn)生一定的損傷，導(dǎo)致藻密度與對照組具有差異，但是此差異隨著試驗天數(shù)的增加而不斷縮小.

－50～－75 mV電位作用后，藻的恢復(fù)生長活力略有提高，而－90～－100 mV電位作用后，藻的恢復(fù)生長活力相對降低，但是各組藻密度間無顯著差異(P＞0.05).低ORP暴露只延長銅綠微囊藻生長的延遲期，對銅綠微囊藻對數(shù)期的生長沒有影響，因此受低ORP作用的銅綠微囊藻在脅迫因子解除后能夠恢復(fù)生長.

2.2.2 ORP暴露銅綠微囊藻恢復(fù)生長時含磷量 ORP暴露后恢復(fù)階段單位數(shù)量(108cells)藻體的含磷量表明，在試驗初期，各組間的單位數(shù)量藻體含磷量略有差異，隨著試驗的進(jìn)行藻體含磷量不斷增加(圖3b).試驗第3d后，－50 mV電位暴露的恢復(fù)組單位藻體磷含量迅速提高，表現(xiàn)出較高的磷吸收速率，而其他更低電位恢復(fù)組的單位數(shù)量藻體含磷量略有提高.在第5 d時各恢復(fù)組藻體的含磷量均達(dá)到最高值，僅－90 mV電位暴露的恢復(fù)組與對照組有顯著差異.第7 d和第9 d，各恢復(fù)組單位藻體的含磷量均維持在一個較高水平.

圖3 ORP暴露銅綠微囊藻的恢復(fù)生長曲線(a)和含磷量(b)Fig.3 Growth curves(a)and content of phosphorus(b)of M.aeruginosa recovered from different ORPs

在試驗初期，各ORP暴露的恢復(fù)組間銅綠微囊藻存在對磷吸收能力的差異，然而這種差異會隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加而逐漸減小直到消失.盡管藻的吸磷能力在低電位培養(yǎng)時受到抑制，但是這種抑制作用是可逆轉(zhuǎn)的.隨著藻體恢復(fù)生長時間的延長，藻對磷的吸收能力可以得到恢復(fù)，且原先的低電位暴露能夠增強(qiáng)銅綠微囊藻的吸磷能力.

2.2.3 ORP暴露銅綠微囊藻恢復(fù)生長時葉綠素a含量 葉綠素a含量常用來表征光合作用的能力強(qiáng)弱.各恢復(fù)組中單位數(shù)量藻體葉綠素a的含量經(jīng)歷了先降低后升高的過程，而在整個試驗過程中，不同電位暴露的各恢復(fù)組間葉綠素a含量均無顯著差異(P＞0.05，圖4a).在恢復(fù)生長試驗初期，由于銅綠微囊藻加入到新培養(yǎng)基中，需要通過合成各種物質(zhì)為進(jìn)入對數(shù)期生長做準(zhǔn)備，因此在試驗第2 d單位藻體中葉綠素a含量比較高.之后，銅綠微囊藻進(jìn)入對數(shù)生長期，藻細(xì)胞的快速增加使單位藻體的葉綠素a含量迅速下降.在對數(shù)生長期中，新生藻開始合成葉綠素a，導(dǎo)致單位藻體的葉綠素a含量不斷增加，直到第10 d與初始值幾乎相等.同時，試驗后期各恢復(fù)組中葉綠素a含量無明顯差異，表明各恢復(fù)組光合作用能力基本一致，低電位脅迫未對恢復(fù)后藻的光合作用產(chǎn)生明顯的不利影響.

圖4 ORP暴露銅綠微囊藻恢復(fù)生長時葉綠素含量(a)和恢復(fù)生長后SOD酶活性(b)Fig.4 The contents of chlorophyll-a(a)and SOD activity(b)of M.aeruginosa recovered from different ORPs

2.2.4 ORP暴露銅綠微囊藻恢復(fù)生長時SOD酶活性 ORP暴露銅綠微囊藻恢復(fù)生長后期各恢復(fù)組的SOD酶活性幾乎相等(圖4b).盡管在恢復(fù)試驗初始各ORP暴露組藻的SOD酶活性不同，但是經(jīng)恢復(fù)生長后各組的SOD酶活性無顯著性差異(P＞0.05).進(jìn)一步說明低電位對銅綠微囊藻生長的影響是可逆的，即當(dāng)?shù)碗娢幻{迫消除后，銅綠微囊藻可以恢復(fù)到原來的生長狀態(tài).

在富營養(yǎng)化程度較高的水體中，營養(yǎng)鹽濃度處于很高水平，但未見微囊藻水華大面積暴發(fā).在這樣的情況下采取底泥疏浚等工程，將導(dǎo)致底泥中的還原性有機(jī)質(zhì)含量降低，ORP升高.這使得本來持續(xù)的水體低電位對藻類生長的抑制因素被消除，可能導(dǎo)致新一輪藻華暴發(fā).盡管底泥疏浚主要是去除湖泊中大量營養(yǎng)物質(zhì)［22］，但是其帶來底泥ORP的改變可能也是影響藍(lán)藻生長的因素之一.同時，藍(lán)藻水華周期性暴發(fā)也可能跟其形成ORP周期性變化有關(guān).

3 結(jié)論

1)連續(xù)的低ORP暴露能抑制銅綠微囊藻(FACHB 469)的生長，其中－50 mV的抑制作用較小，低于－75 mV電位對銅綠微囊藻的抑制作用增強(qiáng).

2)連續(xù)的低ORP暴露能抑制銅綠微囊藻對磷的吸收，且這種抑制程度與ORP高低無關(guān).－50～－75 mV電位作用后銅綠微囊藻的SOD酶活增加，而－90～－100 mV電位作用使得銅綠微囊藻SOD酶活明顯降低.

3)低ORP對銅綠微囊藻生長的影響具有可逆性，當(dāng)這一脅迫消除后，銅綠微囊藻可以恢復(fù)到原來的生長狀態(tài)，藻類中磷含量增加，葉綠素合成恢復(fù)正常、過氧化損傷消失，－50～－75 mV電位暴露后甚至可能提高銅綠微囊藻的生長量.

4)實驗室研究表明銅綠微囊藻具有適應(yīng)ORP變化的生理性機(jī)制，ORP作為環(huán)境因素之一調(diào)控藍(lán)藻水華的生長，關(guān)于天然水體中藻類暴發(fā)與水體ORP關(guān)系有待進(jìn)一步進(jìn)行野外研究.

［1］朱廣偉.太湖富營養(yǎng)化現(xiàn)狀及原因分析.湖泊科學(xué)，2008，20(1):21-26.

［2］Mcqueen DJ，Lean DRS.Influence of water temperature and nitrogen to phosphorus ratios on the dominance of blue-green algae in Lake St.George，Ontario.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1987，44(3):598-604.

［3］Zevenboom W.N2-fixing cyanobacteria:Why they do not become dominant in shallow hypertrophic lakes.Aquatic Ecology，1982，16(2):289-290.

［4］Downing JA，Watson SB，McCauley E.Predicting cyanobacteria dominance in lakes.Canadian Journal of Fisheries and A-quatic Sciences，2001，58(10):1905-1908.

［5］張 民，孔繁翔，史小麗等.銅綠微囊藻在競爭生長條件下對氧化還原電位降低的響應(yīng).湖泊科學(xué)，2007，19(2):118-124.

［6］Weller D，Doemel W，Brock TD.Requirement of low oxidation-reduction potential for photosynthesis in a blue-green alga(Phormidium sp.).Archives of Microbiology，1975，104(1):7-13.

［7］Shi X，Yang L，Kong F et al.Intracellular phosphorus metabolism and growth of Microcystis aeruginosa in dark/light cycles under various redox potential difference conditions.Hydrobiologia，2007，581(1):167-176.

［8］楊彩根，宋學(xué)宏，孫丙耀.浮游植物葉綠素a含量簡易測定方法的比較.海洋科學(xué)，2007，31(1):6-9.

［9］國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法:第4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002:243-248.

［10］Beauchamp C，F(xiàn)ridovich I.Superoxide dismutase:Improved assays and an assay applicable to acrylamide gels.Analytical Biochemistry，1971，44(1):276-287.

［11］陳 灝，潘 綱，張明明.藻細(xì)胞不同生長階段的海泡石凝聚除藻性能.環(huán)境科學(xué)，2004，25(6):85-88.

［12］李榮貴.藍(lán)細(xì)菌Fd:NADP+氧化還原酶的研究［學(xué)位論文］.北京:北京大學(xué)，1997.

［13］陳 瓊.氮、磷對水華發(fā)生的影響.生物學(xué)通報，2006，41(5):12-14.

［14］楊桂娣，王海斌，陳榮山等.不同價態(tài)無機(jī)砷脅迫下水稻秧苗的營養(yǎng)生理與分子響應(yīng).中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，17(6):1187-1190.

［15］萬逢義.溶酶體膜結(jié)構(gòu)成分及膜物理狀態(tài)對其質(zhì)子通透性的影響［學(xué)位論文］.北京:中國科學(xué)院生物物理研究所，2003.

［16］Blokhina O，Virolainen E，F(xiàn)agerstedt KV.Antioxidants，oxidative damage and oxygen deprivation stress:a review.Annals of Botany，2003，91(2):179-194.

［17］Boros G，S?ndergaard M，Takács P et al.Influence of submerged macrophytes，temperature，and nutrient loading on the development of redox potential around the sediment-water interface in lakes.Hydrobiologia，2011，665(1):117-127.

［18］Moezelaar R，Stal LJ.Fermentation in the unicellular cyanobacterium Microcystis PCC7806.Archives of Microbiology，1994，162(112):63-69.

［19］Nes EH，Rip WJ，Scheffer M.A theory for cyclic shifts between alternative states in shallow lakes.Ecosystems，2007，10(1):17-27.

［20］尹 軍，劉志生，趙 可等.飲用水中無機(jī)成分與氧化還原電位的關(guān)系.環(huán)境與健康雜志，2006，23(2):148-151.

［21］Blgham JM，Schwertmann U，Carlson L et al.A poorly crystallized oxyhydroxysulfate of iron formed by bacterial oxidation of Fe(II)in acid mine waters.Geochimica et Cosmochimica Acta，1990，54(10):2743-2758.

［22］濮培民，王國祥，胡春華等.底泥疏浚能控制湖泊富營養(yǎng)化嗎?湖泊科學(xué)，2000，12(3):269-279.

Growth inhibition and recovery from low oxidation reduction potential to Microcystis aeruginosa

WANG Jian1，ZHOU Tianyi1，GAO Wencheng1，PU Haiqing1＆ YANG Liuyan1，2
(1:School of the Environment，Nanjing University，Nanjing 210046，P.R.China)
(2:State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，Nanjing 210046，P.R.China)

In this experiment，cysteine was used as an Oxidation Reduction Potential(ORP)adjustment to explore the responses of Microcystis aeruginosa(FACHB 469)under different ORPs’stimulation.A recovery experiment was also designed with M.aeruginosa separated from the former experiment and cultured in fresh medium.Results showed a negative effect of low ORP stimulation on the growth of M.aeruginosa.Within the range of－50 to－100 mV，inhibition effect was intensified with the ORP’s decline.The uptake rate of phosphorus decreased under low ORP’s stress but had no relationship with stress strength.A proper low ORP’s stimulation(e.g.－50 and－75 mV)could intensify the SOD enzyme activity of M.aeruginosa，while over low(e.g.－90 and－100 mV)had negative effects.M.aeruginosa could recover its growing ability after removing the lower ORP’s stimulation.The uptake rate of phosphorus and the SOD enzyme activity returned to normal as well.Moreover，the enhancement of growth ability was observed by a low ORP’s stimulation(e.g.－50 and－75 mV).Thus，the low ORP’s stimulation had negative effect on the growth of M.aeruginosa，however the process can be reversible.

Microcystis aeruginosa;oxidation reduction potential;growth limit;recovery;phosphorus;SOD enzyme;chlorophyll-a

http://www.jlakes.org.E-mail:jlakes@niglas.ac.cn

?2012 by Journal of Lake Sciences

＊ 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”項目(2008CB418102)、環(huán)保公益性行業(yè)科研專項項目(200809145)和南京大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目聯(lián)合資助.2011-09-21收稿;2011-11-06收修改稿.王健，男，1990年生，碩士研究生;E-mail:dfzxwjj@163.com.

＊＊ 并列第一作者;周天藝，女，1989年生，碩士研究生;E-mail:tianyizh0@gmail.com.

＊＊＊ 通信作者;E-mail:yangly@nju.edu.cn.