胡立濤 陳建中 趙琴玭 劉志宏

摘要 [目的]探討紫玉蘭組織和器官對銅綠微囊藻生長的影響。[方法]在實(shí)驗(yàn)室條件下，以南太湖水華藍(lán)藻銅綠微囊藻為材料，研究了不同處理方式的紫玉蘭葉和花瓣對其生長的化感抑制作用。[結(jié)果]0.10%、0.50%和1.00%的紫玉蘭葉提取液、高壓滅菌紫玉蘭葉和經(jīng)過次氯酸鈉消毒后的新鮮紫玉蘭葉對銅綠微囊藻均有不同程度的抑制作用，0.10%紫玉蘭花瓣提取液、0.10%高壓滅菌紫玉蘭花瓣和1.00%新鮮紫玉蘭花瓣也可顯著抑制銅綠微囊藻的生長。[結(jié)論]紫玉蘭葉和花瓣中含有抑制銅綠微囊藻生長的化感物質(zhì)，試驗(yàn)結(jié)果為生態(tài)控制藍(lán)藻水華提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞銅綠微囊藻；紫玉蘭；化感抑制

中圖分類號X173文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）16-0013-03

Inhibitory Effect of Yulania liliiflora on Microcystis aeruginosa

HU Litao，CHEN Jianzhong*，ZHAO Qinpin et al（College of Life Sciences，Huzhou University，Huzhou，Zhejiang 313000）

Abstract[Objective] To investigate the effect of the tissue and organs of Yulania liliiflora on the growth of Microcystis aeruginosa. [Method] The allelopathic effect of leaves and petals from Y.liliiflora on M.aeruginosa from south Taihu lake was studied.[Result] The 0.10%，0.50% and 1.00% of the Y.liliiflora leaves extract，autoclaved Y.liliiflora leaves and fresh Y.liliiflora leaves disinfected by sodium hypochlorite had obvious inhibitory effect on M.aeruginosa.0.10% of Y.liliiflora petal extract，0.10% of autoclaved Y.liliiflora petals and 1.00% of fresh Y.liliiflora petals also inhibited the growth of M.aeruginosa significantly.[Conclusion] The leaves and petals of Y.liliiflora contain the allelochemicals that can inhibit the growth of M.aeruginosa.The results lay theoretical basis for ecological control on cyanobacterial bloom.

Key wordsMicrocystis aeruginosa；Yulania liliiflora；Allelopathic inhibition

改革開放以來我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了成就，但同時環(huán)境污染等一系列問題也日益突出，特別是水污染。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，我國90%的城市水、75%的湖泊和97%的城市地下水受到不同程度的污染，這些污染使水體表現(xiàn)出了不同程度的富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化往往導(dǎo)致藻類瘋狂生長而形成水華、赤潮等，給人類環(huán)境造成污染[1]。銅綠微囊藻是我國常見的水華微囊藻之一，也是一種典型的水華藻?？刂扑w富營養(yǎng)化和防治水華已經(jīng)成為近年來環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一，而利用植物化感作用抑制藻類生長被認(rèn)為是一種新型的生物抑藻技術(shù)，研究表明許多植物產(chǎn)生的化感物質(zhì)可以抑制水體中有害藻類的生長[2-9]。筆者以南太湖水華藍(lán)藻銅綠微囊藻為試驗(yàn)材料，研究了新鮮紫玉蘭葉和花、紫玉蘭葉和花的提取液以及高溫高壓處理后的紫玉蘭（Yulania liliiflora）葉和花對銅綠微囊藻生長的影響，旨在為利用植物的化感作用進(jìn)行藍(lán)藻水華的生態(tài)控制提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

銅綠微囊藻：分離自水華暴發(fā)期間的浙江省湖州市太湖南岸表層水體，經(jīng)室內(nèi)擴(kuò)大培養(yǎng)后用于試驗(yàn)。紫玉蘭花瓣和葉：用自來水進(jìn)行表面清洗，晾干后待用。

1.2方法

1.2.1紫玉蘭葉和花瓣提取液的制備。按照Chen等[2]的方法進(jìn)行制備。將50 g新鮮紫玉蘭葉或花瓣切割成小于5 mm×5 mm的小塊，混合后隨機(jī)取10 g放在100 mL蒸餾水中煮沸2 h，冷卻后用玻璃纖維濾紙過濾，最后將濾液定容至100 mL，即濃度為10%的提取液。

1.2.2紫玉蘭葉和花瓣提取液的抑藻活性試驗(yàn)。在裝有BG-11培養(yǎng)基（母液）的培養(yǎng)瓶中，按濃度分別添加植物提取液并定容至最終體積200 mL，對培養(yǎng)基進(jìn)行高溫高壓滅菌，待培養(yǎng)基冷卻后每瓶接種入2 mL處于對數(shù)生長期的銅綠微囊藻。植物提取液的處理濃度分別為0.01%、0.10%、0.50%和1.00%，以蒸餾水作為對照，每個處理設(shè)4個重復(fù)。所有培養(yǎng)瓶置于培養(yǎng)室的培養(yǎng)架上進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件：溫度25 ℃，日光燈照明，每天光照時間為12 h，光強(qiáng)為5 000 lx。

1.2.3高溫高壓滅菌紫玉蘭葉和花對銅綠微囊藻的抑制作用試驗(yàn)。在培養(yǎng)瓶中裝入200 mL BG-11培養(yǎng)基，直接添加0.10%、0.50%和1.00%小于5 mm×5 mm的新鮮紫玉蘭葉或花瓣組織，每個處理設(shè)4個重復(fù)，然后進(jìn)行高溫高壓滅菌，冷卻后向培養(yǎng)基中加入2 mL處于對數(shù)生長期的銅綠微囊藻進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件同“1.2.2”。

1.2.4次氯酸鈉消毒的新鮮紫玉蘭葉和花瓣對銅綠微囊藻生長的影響試驗(yàn)。新鮮紫玉蘭葉和花瓣用0.5%次氯酸鈉消毒滅菌30 min后用無菌水沖洗5次。將消毒滅菌過的小于5 mm×5 mm的新鮮紫玉蘭葉或花瓣小塊組織按0.10%、0.50%和1.00%的濃度分別加入經(jīng)高溫高壓滅菌后的200 mL BG-11培養(yǎng)基中，最后接種2 mL處于對數(shù)生長期的銅綠微囊藻進(jìn)行培養(yǎng)，每個處理設(shè)4個重復(fù)，培養(yǎng)條件同“1.2.2”。

1.2.5銅綠微囊藻生長量的測定。培養(yǎng)過程中，每天搖瓶2次。接種后分別于第0，1，3，5，7，…，31天，利用紫外-可見分光光度計，在665 nm波長下測定藍(lán)藻的OD值，再根據(jù)試驗(yàn)所得的藻光密度值（OD665 nm）-藻細(xì)胞密度（個/mL）標(biāo)準(zhǔn)曲線，換算出銅綠微囊藻細(xì)胞的密度（個/mL），以藻細(xì)胞密度的變化表示銅綠微囊藻的生長情況。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1紫玉蘭葉提取液對銅綠微囊藻生長的影響由圖1可知，0.10%、0.50%和1.00%紫玉蘭葉提取液對銅綠微囊藻均有明顯的抑制作用，而0.01%紫玉蘭葉提取液作用下的銅綠微囊藻生長量與對照無明顯差異，其原因可能是0.01%的紫玉蘭葉提取液中的化感物質(zhì)含量低，不足以對藍(lán)藻產(chǎn)生抑制作用。0.10%和0.50%紫玉蘭葉提取液處理的銅綠微囊藻前期生長量差異不大，3 d后都基本停止了生長，但19 d后0.10%紫玉蘭葉提取液處理下的銅綠微囊藻又重新以較快的生長速率繼續(xù)生長，究其原因可能是0.10%提取液中的化感物質(zhì)含量較低，但前期仍能夠起到明顯的抑制作用，經(jīng)過一段時間后其抑制效應(yīng)有所降低。1.00%紫玉蘭葉提取液作用下的銅綠微囊藻在9 d后基本停止了生長，其原因可能是濃度較高含有大量的化感物質(zhì)。

2.2高溫高壓滅菌后的紫玉蘭葉對銅綠微囊藻生長的影響由圖2可知，經(jīng)過高溫高壓滅菌的紫玉蘭葉有明顯抑制銅綠微囊藻生長的作用。3 d后0.10%高溫高壓滅菌的紫玉蘭葉處理后的銅綠微囊藻即基本停止生長，但21 d后又重新以較快的生長速率生長，31 d時其銅綠微囊藻的細(xì)胞密度為對照的36.6%；0.50%和1.00%高溫高壓滅菌紫玉蘭葉處理后，雖然初期有一定的生長，但9 d后也基本停止生長，15 d時的藻細(xì)胞生長量分別為對照的71.3%和72.5%，31 d時則分別為對照的38.9%和44.3%。究其原因可能是較高濃度的紫玉蘭葉經(jīng)高溫高壓滅菌后，不僅釋放出抑藻化感物質(zhì)，

同時也釋放出較高濃度的促進(jìn)藍(lán)藻生長的營養(yǎng)物質(zhì)。

2.3次氯酸鈉消毒后的新鮮紫玉蘭葉對銅綠微囊藻生長的影響由圖3可知，經(jīng)過次氯酸鈉消毒過的新鮮紫玉蘭葉對銅綠微囊藻有明顯的抑制作用。0.10%和0.50%新鮮紫玉蘭葉處理后的銅綠微囊藻生長量前期基本一致，但15 d后0.10%新鮮紫玉蘭葉處理過的銅綠微囊藻又重新以較快的生長速率生長，而0.50%新鮮紫玉蘭葉處理過的銅綠微囊藻基本停止生長，究其原因可能是0.10%新鮮紫玉蘭葉中含有的抑藻化感物質(zhì)含量較低，但初期足以起到明顯的抑制作用，而后期較0.50%新鮮紫玉蘭葉處理其抑制效應(yīng)有所減弱。1.00%新鮮紫玉蘭葉處理后的銅綠微囊藻前期生長量基本高于對照，但11 d后開始緩慢生長直至停止生長，其原因可能是1.00%新鮮紫玉蘭葉含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。

2.4不同處理方式的紫玉蘭葉和花對銅綠微囊藻生長影響作用的比較由圖4和表1可知，1.00%新鮮紫玉蘭花對銅綠微囊藻具有極強(qiáng)的抑制作用，在處理期間銅綠微囊藻基本停止生長；同樣濃度的新鮮紫玉蘭葉在前期（21 d前）具有促進(jìn)作用，藻細(xì)胞密度高于對照，后期有較明顯的抑制作用，15 d時銅綠微囊藻的生長量為對照的137.0%，而25 d時為對照的82.8%，其抑制效果達(dá)到極顯著水平。0.10%紫玉蘭葉提取液對銅綠微囊藻也具有明顯的抑制作用，15和25 d的抑制效果均達(dá)到極顯著水平；0.10%紫玉蘭花提取液、0.10%高壓滅菌紫玉蘭花和0.10%高壓滅菌紫玉蘭葉對銅綠微囊藻同樣具有很強(qiáng)的抑制作用，且3種處理的抑藻效應(yīng)很相似，其銅綠微囊藻生長量基本處于0.10%紫玉蘭葉提取液和1.00%新鮮紫玉蘭花處理之間，15和25 d時3種處理的藻細(xì)胞密度均極顯著低于對照。研究結(jié)果表明紫玉蘭花的抑藻效應(yīng)優(yōu)于紫玉蘭葉，紫玉蘭花瓣中可能含有較高濃度的抑藻化感物質(zhì)。

3討論

藍(lán)藻的瘋長導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的一種不平衡，而其結(jié)果往往引起嚴(yán)重的生態(tài)破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此有必要采取切實(shí)有效措施進(jìn)行預(yù)防和處理，避免水生生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡遭到破壞，而如何有效處理是國內(nèi)外的一個熱門研究課題，常見的方法有物理法、化學(xué)法、綜合處理法和生物法等?，F(xiàn)在生物法逐漸得到認(rèn)可成為主流的處理方法之一，這不僅僅是因?yàn)槠渚哂锌焖俑咝?、?jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，更主要的是其達(dá)到標(biāo)本共治的效果且對生態(tài)平衡無破壞作用[1-9]。

該研究利用紫玉蘭葉和花瓣探討了植物材料（或廢棄物）對太湖藍(lán)藻銅綠微囊藻的化感抑制效應(yīng)。研究結(jié)果表明，0.01%紫玉蘭葉提取液處理后，由于其處理濃度太低而含有較低濃度的抑藻化感物質(zhì)，因而對藍(lán)藻的生長無明顯抑制作用，這與前人的研究結(jié)果[2-4]基本一致。其他處理0.10%、0.50%和1.00%的紫玉蘭葉提取液、高壓滅菌紫玉蘭葉和新鮮紫玉蘭葉以及0.10%紫玉蘭花提取液、0.10%高壓滅菌紫玉蘭花和1.00%新鮮紫玉蘭花均對銅綠微囊藻具有不同程度的明顯抑制作用；1.00%新鮮紫玉蘭葉處理后，雖然前期（21 d前）由于含有較高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，其促進(jìn)作用大于其中抑藻物質(zhì)的抑制作用，但處理后期仍具有較明顯的藍(lán)藻生長抑制效應(yīng)，第31天時的藍(lán)藻生長量僅為對照的58.3%，而其他處理均優(yōu)于該處理，表明紫玉蘭葉和花瓣組織是較為理想的抑制藍(lán)藻生長的植物材料。

4結(jié)論

除了0.01%紫玉蘭葉提取液對銅綠微囊藻沒有抑制作用外，其他處理0.10%、0.50%和1.00%的紫玉蘭葉提取液、高壓滅菌紫玉蘭葉和新鮮紫玉蘭葉以及0.10%紫玉蘭花提取液、0.10%高壓滅菌紫玉蘭花和1.00%新鮮紫玉蘭花均對銅綠微囊藻具有不同程度的抑制作用。

紫玉蘭葉和花瓣中含有抑制銅綠微囊藻生長的化感物質(zhì)，該研究結(jié)果可為生態(tài)控制藍(lán)藻水華提供理論依據(jù)。

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